JPWO2007026545A1 - Plasma discharge treatment apparatus and method for producing gas barrier film - Google Patents

Plasma discharge treatment apparatus and method for producing gas barrier film Download PDF

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Abstract

本発明は、表面故障を低減させ、収率が向上した高機能フィルムの製造方法及びそのための製造装置を提供する。この製造装置は、ワインダ、アンワインダ間を連続的に移送する基材の表面を、大気圧もしくはその近傍の圧力下、プラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、ワインダ、アンワインダ間にあって、前記基材の被処理面が、放電部を外部と隔てるニップローラ以外には無接触で搬送されるプラズマ放電処理装置であることを特徴とする。また、ガスバリア性薄膜形成時の表面故障(ひび割れ故障)が低減され、高いガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムの製造方法を提供するものであり、これは、形成されたガスバリア性フィルムのガスバリア性薄膜側の、搬送中の曲率半径を75mm以上、反対側の面の曲率半径を37.5mm以上とすることを特徴とする。The present invention provides a method for producing a highly functional film with reduced surface failure and improved yield, and a production apparatus therefor. This manufacturing apparatus is a plasma discharge processing apparatus that performs plasma discharge processing on the surface of a substrate that is continuously transferred between a winder and an unwinder at atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure. The surface to be treated of the material is a plasma discharge treatment apparatus that is conveyed in a contactless manner other than a nip roller that separates the discharge portion from the outside. Further, the present invention provides a method for producing a gas barrier film having a high gas barrier property with reduced surface failure (cracking failure) at the time of forming the gas barrier thin film. The radius of curvature during conveyance on the side is 75 mm or more, and the radius of curvature of the opposite surface is 37.5 mm or more.

Description

本発明は、第一に、プラズマ放電処理により基材上に薄膜を形成、また基材表面の改質処理を行うプラズマ放電処理方法及び装置に係わり、特に長尺の支持体において、表面の傷、おされ等による欠陥により性能が悪化することがなく、基材フィルム上に薄膜形成、また表面改質を行って、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイに有用な高機能フィルムの基材を製造するのに適したプラズマ放電処理方法及びプラズマ放電処理装置に関するものである。特に、これら高機能フィルムの基材の中でも、プラズマ放電処理方法を用いて基材フィルム上にガスバリア性の薄膜形成を行うガスバリア性フィルムを製造方法において、ガスバリア性薄膜形成時の表面故障(ひび割れ故障)が低減され、高いガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムの製造方法に関するものである。   The present invention relates firstly to a plasma discharge treatment method and apparatus for forming a thin film on a substrate by plasma discharge treatment, and for modifying the surface of the substrate, and in particular for a long support, surface damage. High performance film useful for liquid crystal display, organic electroluminescence display, plasma display, etc. by forming a thin film on the base film and modifying the surface without causing deterioration of performance due to defects caused by wiping The present invention relates to a plasma discharge treatment method and a plasma discharge treatment apparatus suitable for manufacturing the substrate. In particular, among these high-performance film base materials, surface failure (cracking failure) at the time of gas barrier thin film formation in the manufacturing method of a gas barrier film that forms a gas barrier thin film on a base film using a plasma discharge treatment method ) Is reduced, and the present invention relates to a method for producing a gas barrier film having high gas barrier properties.

先ず、第一の高機能フィルムの基材を製造するのに適したプラズマ放電処理方法及びプラズマ放電処理装置(の構成)に関する従来技術について述べる。   First, the prior art regarding the plasma discharge processing method and the plasma discharge processing apparatus (configuration) suitable for manufacturing the base material of the first high-functional film will be described.

近年、液晶画像表示装置ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイが大画面になり、これらに使用する高機能フィルムの使用量が増加しており、また高機能フィルムの多様化が進み、この様な高機能フィルムを多量に市場に安価に供給することが求められている。   In recent years, displays such as liquid crystal image display devices, organic electroluminescence displays, plasma displays have become large screens, the amount of high-functional films used for these has increased, and diversification of high-functional films has progressed. It is required to supply such a high-functional film in large quantities at a low cost to the market.

従来の方法では、先ず基材フィルムを製造して、元巻きロールとして準備し、この元巻きロールフィルムを繰り出し、基材フィルム上に必要な薄膜の形成を行う、また表面処理を行って、高機能薄膜を幾層にも積層する場合には、何度も製造ラインを搬送させる必要がある。プラズマ放電処理装置に関しても、製造ラインには、通常、ガイドローラが多数設置され、かつダンサーローラ、EPCローラなど製膜面及び表面改質面に幾度となく接触する(例えば、特許文献1)。それにより、基材表面に接触による微少な傷等が発生し、歩留まり率を低下させているのが現状である。   In the conventional method, first, a base film is manufactured and prepared as an original roll, the original roll film is fed out, a necessary thin film is formed on the base film, surface treatment is performed, When laminating a number of functional thin films, it is necessary to transport the production line many times. With regard to the plasma discharge processing apparatus as well, a large number of guide rollers are usually installed on the production line, and the film forming surface such as a dancer roller and EPC roller and the surface modification surface are contacted many times (for example, Patent Document 1). As a result, minute scratches or the like due to contact are generated on the surface of the base material, and the yield rate is reduced at present.

次に、第二の、基材フィルム上にガスバリア性の薄膜形成を行うガスバリア性フィルム及びその製造方法について以下に述べる。   Next, a gas barrier film for forming a gas barrier thin film on a base film and a method for producing the same will be described below.

従来から、プラスチック基板やフィルムの表面に酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化珪素等の金属酸化物の薄膜を形成したガスバリア性フィルムは、水蒸気や酸素等の各種ガスの遮断を必要とする物品の包装、食品や工業用品及び医薬品等の変質を防止するための包装用途に広く用いられている。また、包装用途以外にも液晶表示素子、太陽電池、有機エレクトロルミネッセンス(EL)基板等で使用されている。   Conventionally, a gas barrier film in which a metal oxide thin film such as aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide or the like is formed on the surface of a plastic substrate or film is used for packaging articles that require blocking of various gases such as water vapor and oxygen, Widely used in packaging applications to prevent the deterioration of food, industrial products and pharmaceuticals. In addition to packaging applications, it is used in liquid crystal display elements, solar cells, organic electroluminescence (EL) substrates, and the like.

この様な分野での包装材料としてアルミ箔等が広く用いられているが、使用後の廃棄処理が問題となっているほか、基本的には不透明であり、外から内容物を確認することができないという課題を抱えており、更に、ディスプレイ材料では透明性が求められており、全く適用することができない。   Aluminum foil is widely used as a packaging material in such fields, but disposal after use has become a problem, and it is basically opaque and the contents can be confirmed from the outside. In addition, the display material is required to be transparent and cannot be applied at all.

一方、ポリ塩化ビニリデン樹脂や塩化ビニリデンと他のポリマーとの共重合体樹脂からなる樹脂フィルム、あるいはこれらの塩化ビニリデン系樹脂をポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂にコーティングしてガスバリア性を付与した材料が、特に包装材料として広く用いられているが、焼却処理過程で塩素系ガスが発生するため、環境保護の観点から現在問題となっており、更にガスバリア性が必ずしも充分ではなく、高度なバリア性が求められる分野へ適用することができない。   On the other hand, a resin film made of polyvinylidene chloride resin, a copolymer resin of vinylidene chloride and other polymers, or a material provided with gas barrier properties by coating these vinylidene chloride resins on polypropylene resin, polyester resin, or polyamide resin However, it is widely used as a packaging material. However, since chlorine gas is generated during the incineration process, it is a problem from the viewpoint of environmental protection. Can not be applied to the field where is required.

特に、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと略記する)素子などへの応用が進んでいる透明樹脂フィルムには、近年、軽量化、大型化という要求に加え、長期信頼性や形状の自由度が高いこと、曲面表示が可能であること等の高度な要求が加わり、重く割れやすく大面積化が困難なガラス基板に代わって透明プラスチック等のフィルム基材が採用され始めている。例えば、特開平2−251429号公報、特開平6−124785号公報には、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として、高分子フィルムを用いた例が開示されている。   In particular, transparent resin films, which have been applied to liquid crystal display elements, organic electroluminescence (hereinafter abbreviated as organic EL) elements, etc., have recently been required to be lighter and larger, and have long-term reliability and shape. In addition to the high demands such as high degree of freedom and the ability to display curved surfaces, film base materials such as transparent plastics have begun to be used in place of glass substrates that are heavy and easily broken. For example, JP-A-2-251429 and JP-A-6-124785 disclose examples using a polymer film as a substrate of an organic electroluminescence element.

しかしながら、透明プラスチック等のフィルム基材はガラスに対しガスバリア性が劣るという問題がある。例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子の基板として用いた場合、ガスバリア性が劣る基材を用いると、水蒸気や空気が浸透して有機膜が劣化し、発光特性あるいは耐久性等を損なう要因となる。また、電子デバイス用基板として高分子基板を用いた場合には、酸素が高分子基板を透過して電子デバイス内に浸透、拡散し、デバイスを劣化させてしまうことや、電子デバイス内で求められる真空度を維持できないといった問題を引き起こす。   However, a film substrate such as a transparent plastic has a problem that the gas barrier property is inferior to glass. For example, when used as a substrate of an organic electroluminescence element, if a base material with poor gas barrier properties is used, water vapor or air permeates and the organic film deteriorates, which becomes a factor that impairs light emission characteristics or durability. In addition, when a polymer substrate is used as a substrate for an electronic device, oxygen permeates the polymer substrate and permeates and diffuses into the electronic device, which deteriorates the device or is required in the electronic device. This causes a problem that the degree of vacuum cannot be maintained.

この様な問題を解決するためにフィルム基板上に金属酸化物薄膜を形成してガスバリア性フィルム基材とすることが知られている。包装材や液晶表示素子に使用されるガスバリア性フィルムとしてはプラスチックフィルム上に酸化珪素を蒸着する方法(例えば、特許文献2参照。)、あるいは酸化アルミニウムを蒸着する方法(例えば、特許文献3参照。)等が開示されているが、いずれも2g/m/day(JIS K 7129:240℃、90%RH)程度の水蒸気遮断性、あるいは2ml/m/day/atm(JIS K 7126:20℃、90%RH)程度の酸素遮断性を有するにすぎないのが現状である。近年では、さらなるガスバリア性が要求される有機ELディスプレイや、液晶ディスプレイの大型化、高精細ディスプレイ等の開発により、フィルム基板へのガスバリア性能について水蒸気遮断性として10−3g/m/dayオーダーまでその要求が高まってきている。In order to solve such problems, it is known to form a metal oxide thin film on a film substrate to form a gas barrier film substrate. As a gas barrier film used for a packaging material or a liquid crystal display element, a method of depositing silicon oxide on a plastic film (for example, see Patent Document 2) or a method of depositing aluminum oxide (for example, see Patent Document 3). ) And the like, but in any case, the water vapor barrier property is about 2 g / m 2 / day (JIS K 7129: 240 ° C., 90% RH), or 2 ml / m 2 / day / atm (JIS K 7126: 20). At present, it has only an oxygen barrier property of about 90 ° RH. In recent years, due to the development of organic EL displays that require further gas barrier properties, large-sized liquid crystal displays, high-definition displays, etc., the gas barrier performance for film substrates is on the order of 10 −3 g / m 2 / day for water vapor barrier properties. The demand is increasing.

これら高い水蒸気遮断性の要望に応える方法の1つとして、緻密なセラミック層と、柔軟性を有し、外部からの衝撃を緩和するポリマー層とを交互に繰り返し積層した構成のガスバリア性フィルムが提案されて(例えば、特許文献4参照。)いる。   As a method to meet these demands for high water vapor barrier properties, a gas barrier film with a structure in which a dense ceramic layer and a flexible polymer layer that relieves impact from the outside are alternately laminated is proposed. (For example, refer to Patent Document 4).

しかしながら、可暁性を有するプラスチックフィルム上に、例えば、密着膜、セラミック膜、保護膜等から構成されるガスバリア性薄膜を積層体として形成する場合、構成層の中で柔軟性が低く、応力に対し比較的脆い層では、搬送時に薄膜の亀裂や破壊等を起こしやすくなる。これは、積層体の形成時、上記の様な比較的脆弱な特性を有するガスバリア構成層を形成したプラスチックフィルムを搬送する際、プラスチックフィルムを保持、搬送するサポートローラ(ガイドローラともいう)が、曲率半径(R)の小さなローラ(すなわち、直径の小さなローラ)である場合、このローラに接するプラスチックフィルムが、強い引っ張り応力や圧縮を受けることとなり、その結果、プラスチックフィルム上に形成された比較的脆弱なガスバリア構成層で、ひび割れや薄膜破壊が生じ、ガスバリア性が著しく低下することが明らかとなり早急な改良が望まれている。
特開2003−171770号公報 特公昭53−12953号公報 (実施例) 特開昭58−217344号公報 (実施例) 米国特許第6,268,695号明細書 (claim1、2−54〜3−26)
However, when a gas barrier thin film composed of, for example, an adhesion film, a ceramic film, a protective film, or the like is formed as a laminate on a plastic film having flexibility, the structure layer has low flexibility and stress. On the other hand, in a relatively fragile layer, the thin film is liable to crack or break during transportation. This is because a support roller (also referred to as a guide roller) that holds and transports a plastic film when transporting a plastic film on which a gas barrier constituent layer having a relatively fragile characteristic as described above is transported when a laminate is formed. In the case of a roller having a small radius of curvature (R) (that is, a roller having a small diameter), the plastic film in contact with the roller is subjected to strong tensile stress and compression, and as a result, a relatively formed film formed on the plastic film. It has been clarified that a fragile gas barrier constituting layer causes cracking and thin film breakage, and the gas barrier property is remarkably lowered, and an immediate improvement is desired.
JP 2003-171770 A Japanese Examined Patent Publication No. 53-12953 (Example) JP 58-217344 A (Example) US Pat. No. 6,268,695 (claims 1, 2-54 to 3-26)

本発明の第一の目的は、上記のように、従来の高機能フィルムの生産は、製造ラインに製膜面及び表面改質面に接触するガイドローラが多数存在し、コストの面、大量供給の面、品質の面等にかなりの課題を抱えており、生産方式の簡素化、収率の向上、コストダウン、品質の向上等これらを改善すべく生産面において、努力がなされている現状である。   As described above, the first object of the present invention is that the production of the conventional high-functional film has many guide rollers in contact with the film-forming surface and the surface-modified surface in the production line. There are considerable issues in terms of quality and quality, etc., and efforts are being made to improve production, such as simplifying production methods, increasing yields, reducing costs, and improving quality. is there.

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであって、本発明の第一の目的は、高機能フィルムの製造において、製膜面や、表面改質面に接触するローラを最小限とするよう、生産方式の簡素化を行うことによって、基材表面に接触による微少な傷等が発生することによる表面故障を低減して、収率の向上や、コストダウンが可能なプラズマ放電処理を用いた高機能フィルムの製造方法及びプラズマ放電処理装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above situation, and the first object of the present invention is to minimize the number of rollers in contact with the film-forming surface and the surface-modified surface in the production of a high-performance film. Therefore, by simplifying the production method, plasma discharge treatment that can reduce surface failure due to minute scratches caused by contact on the surface of the substrate and increase yield and reduce costs An object of the present invention is to provide a method for producing a high-performance film and a plasma discharge treatment apparatus.

また、本発明の第二の目的は、上記第二の背景に鑑みなされたものであり、ガスバリア性薄膜形成時の表面故障(ひび割れ故障)が低減され、高いガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムの製造方法を提供することにある。   The second object of the present invention has been made in view of the second background, and is a gas barrier film having a high gas barrier property with reduced surface failure (cracking failure) during gas barrier thin film formation. It is to provide a manufacturing method.

本発明はこのように、基材の表面処理による高機能フィルムの製造において、表面故障の低減を果たすことの出来るプラズマ放電処理装置を提供すること、また、表面故障の低減したガスバリア性フィルムの製造方法を提供するものである。   In this way, the present invention provides a plasma discharge treatment apparatus capable of reducing surface failure in the production of a high-performance film by surface treatment of a substrate, and the production of a gas barrier film with reduced surface failure. A method is provided.

本発明の上記第一の目的は、下記構成(1)〜(10)により、また、上記第二の目的は、下記構成(11)〜(15)により達成された。   The first object of the present invention is achieved by the following structures (1) to (10), and the second object is achieved by the following structures (11) to (15).

(1) ワインダ(巻き取り軸)、アンワインダ(巻き出し軸)間を連続的に移送する基材の表面を、大気圧もしくはその近傍の圧力下、プラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であり、ワインダ、アンワインダ間に、少なくとも一方は円筒電極で構成される対向する二つの電極、および、該円筒電極をバックアップローラとした少なくとも二つのニップローラ、該ニップローラ間、かつ、該対向する二つの電極の間に形成された放電部、及び、該放電部に備えられた大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段、前記対向する二つの電極の間に電圧を印加する手段、
をそれぞれ備えたプラズマ放電処理装置であって、
前記放電部において、前記反応ガスを供給する手段より反応ガスを供給し、
該対向する二つの電極の間に電圧を印加して、プラズマ放電を発生させ、前記円筒電極に接しながら、前記放電部を通過する基材表面に、プラズマ放電処理を行うプラズマ放電処理装置において、
前記ワインダ、アンワインダ間において前記基材の被処理面に接触するローラが円筒電極上のニップローラのみで構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
(1) A plasma discharge treatment apparatus that performs plasma discharge treatment on the surface of a substrate that is continuously transferred between a winder (winding shaft) and an unwinder (unwinding shaft) under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. , Between the unwinders, at least one of the two electrodes formed of cylindrical electrodes, and at least two nip rollers using the cylindrical electrode as a backup roller, between the nip rollers, and between the two opposed electrodes A voltage is applied between the two electrodes facing each other, the discharge part formed, the means for supplying the reaction gas at or near the atmospheric pressure provided in the discharge part, the means for discharging the exhaust gas after the treatment, Means for applying,
Each having a plasma discharge treatment apparatus,
In the discharge part, the reaction gas is supplied from the means for supplying the reaction gas,
In the plasma discharge processing apparatus for applying a voltage between the two electrodes facing each other to generate a plasma discharge and performing a plasma discharge process on the surface of the substrate passing through the discharge part while being in contact with the cylindrical electrode,
A plasma discharge processing apparatus, wherein a roller that contacts the surface to be processed of the base material between the winder and the unwinder is constituted only by a nip roller on a cylindrical electrode.

(2) 前記(1)に記載のプラズマ放電処理装置において、前記円筒電極の放電部を構成する領域外の部位に接してクリーニングローラが付設されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。   (2) The plasma discharge processing apparatus according to (1), wherein a cleaning roller is provided in contact with a portion outside the region constituting the discharge portion of the cylindrical electrode.

(3) 少なくとも1つ以上のEPC(edge position control)センサが付設されていることを特徴とする前記(1)または(2)に記載のプラズマ放電処理装置。   (3) The plasma discharge processing apparatus according to (1) or (2), wherein at least one EPC (edge position control) sensor is attached.

(4) 前記ワインダ、アンワインダが役割をかえ、基材を逆方向に移送することが可能であり、巻き取った基材を取り外すことなく、これを再度繰り出すことにより、往復で連続的にプラズマ放電処理することが可能であることを特徴とする前記(1)〜(3)のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。   (4) The winder and unwinder can change roles, and the substrate can be transferred in the reverse direction. By removing the wound substrate and removing it again, it is continuously discharged in a reciprocating manner. The plasma discharge treatment apparatus according to any one of (1) to (3), wherein the treatment is possible.

(5) 前記ワインダ、アンワインダにおいて直接トルク制御を行うことを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。   (5) The plasma discharge processing apparatus according to any one of (1) to (4), wherein torque control is directly performed in the winder and unwinder.

(6) 前記放電部の前に、基材の予熱ゾーンがあることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。   (6) The plasma discharge treatment apparatus according to any one of (1) to (5), wherein there is a preheating zone of the base material before the discharge unit.

(7) 連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって
少なくとも一対の対向する電極と該対向する電極の間に形成される放電部を有し、
該基材が、該対向する電極の一方の電極に接しながら該放電部を通過することで、該放電部においてプラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、該対向する電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段を有しており、
該放電部を往復して通過する基材の間に大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、該対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
(7) A plasma discharge treatment apparatus for performing plasma discharge treatment on the surface of a substrate to be continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and is formed between at least a pair of opposed electrodes and the opposed electrodes. Having a discharge part,
The base material passes through the discharge part while being in contact with one electrode of the opposing electrode, and after being subjected to plasma discharge treatment in the discharge part, the other part of the opposing electrode is again provided to the discharge part. It is transferred while being in contact with the electrode, and has a folding transfer means for plasma discharge treatment,
A means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof between a base material that reciprocally passes through the discharge section and a means for discharging the exhaust gas after treatment;
And a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.

(8) 連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、
複数対の対向する電極とそれぞれの対向する電極の間に形成される複数の放電部を有し、複数の放電部において、該基材が、該対向するそれぞれの電極の、一方の電極に接しながら放電部を通過することで、プラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、対向するそれぞれの電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段をそれぞれ有しており、
それぞれの放電部において、それぞれの放電部を往復して通過する基材の間に、大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、それぞれの対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
(8) A plasma discharge treatment apparatus that performs plasma discharge treatment on the surface of a substrate that is continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof,
A plurality of discharge portions formed between a plurality of pairs of opposed electrodes and the respective opposed electrodes, wherein the substrate is in contact with one electrode of each of the opposed electrodes; After passing through the discharge portion, the plasma discharge treatment is performed, and then the discharge portion is transferred to the discharge portion while being in contact with the other electrode facing each other, and the folded transfer means for performing the plasma discharge treatment is provided. Each has
In each discharge part, between the base material that reciprocally passes through each discharge part, it has a means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and a means for discharging exhaust gas after treatment,
And it is a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.

(9) 連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、
一対の対向する電極と該対向する電極の間に形成される放電部を有し、
該基材が、該対向する電極の一方の電極に接しながら該放電部を通過することで、該放電部においてプラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、該対向する電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段を有しており、
該放電部を往復して通過する基材の間に大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、該対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
(9) A plasma discharge treatment apparatus that performs plasma discharge treatment on the surface of a substrate to be continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof,
Having a discharge part formed between a pair of opposing electrodes and the opposing electrodes;
The base material passes through the discharge part while being in contact with one electrode of the opposing electrode, and after being subjected to plasma discharge treatment in the discharge part, the other part of the opposing electrode is again provided to the discharge part. It is transferred while being in contact with the electrode, and has a folding transfer means for plasma discharge treatment,
A means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof between a base material that reciprocally passes through the discharge section and a means for discharging the exhaust gas after treatment;
And a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.

(10) 前記対向する電極が、回転するロール電極であることを特徴とする前記7)〜(9)のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。   (10) The plasma discharge treatment apparatus according to any one of (7) to (9), wherein the opposing electrodes are rotating roll electrodes.

(11) 曲率を有し連続搬送する樹脂フィルムに、プラズマCVD法により少なくとも1層のガスバリア性薄膜を形成するガスバリア性フィルムの製造方法において、該樹脂フィルムの少なくとも1層の該ガスバリア性薄膜を有する面Aの搬送中の曲率半径が75mm以上であって、かつ樹脂フィルムを挟んで該面Aとは反対側の面Bの曲率半径が37.5mm以上であることを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。   (11) In a method for producing a gas barrier film in which at least one gas barrier thin film is formed by a plasma CVD method on a resin film having a curvature and continuously conveyed, the gas barrier thin film having at least one layer of the resin film is included. A gas barrier film having a radius of curvature during conveyance of the surface A of 75 mm or more and a curvature radius of a surface B opposite to the surface A across the resin film is 37.5 mm or more Production method.

(12) 前記ガスバリア性薄膜は、前記樹脂フィルム側から密着膜、セラミック膜及び保護膜から構成されていることを特徴とする前記(11)に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   (12) The method for producing a gas barrier film according to (11), wherein the gas barrier thin film includes an adhesive film, a ceramic film, and a protective film from the resin film side.

(13) 前記セラミック膜は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムまたはそれらの混合物により形成されていることを特徴とする前記(11)または(12)に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   (13) The production of the gas barrier film according to (11) or (12), wherein the ceramic film is formed of silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, aluminum oxide, or a mixture thereof. Method.

(14) 前記プラズマCVD法は、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間にガスバリア性薄膜形成ガスおよび放電ガスを含有するガスを供給し、該放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、前記樹脂フィルムを励起した該ガスに晒すことにより、該樹脂フィルム上にガスバリア性薄膜を形成する方法であることを特徴とする前記(11)〜(13)のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   (14) In the plasma CVD method, a gas containing a gas barrier thin film forming gas and a discharge gas is supplied to a discharge space under an atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and a high-frequency electric field is applied to the discharge space. The method according to any one of (11) to (13), wherein a gas barrier thin film is formed on the resin film by exposing the resin film to the excited gas. The manufacturing method of the gas-barrier film of description.

(15) 前記樹脂フィルムを連続搬送するときの搬送張力が、50N/m以上、200N/m以下であることを特徴とする前記(11)〜(14)のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。   (15) The gas barrier property according to any one of (11) to (14), wherein a transport tension when continuously transporting the resin film is 50 N / m or more and 200 N / m or less. A method for producing a film.

第一の目的に対しては、本発明の前記構成(1)〜(10)(請求の範囲第1項〜第10項)により、製膜面に接触するローラを最低限の数とするように生産方式が簡素化され、製膜面、または表面改質面等に傷や、欠陥が少なく、収率が向上するため、コスト、大量供給、品質の面でこれまでよりも有利な、高機能フィルムを得ることのできる製造装置を提供することが出来る。   For the first object, according to the configurations (1) to (10) of the present invention (claims 1 to 10), the number of rollers in contact with the film forming surface is set to a minimum number. The production system has been simplified, there are few scratches and defects on the film-forming surface or surface modification surface, etc., and the yield is improved, which is more advantageous in terms of cost, mass supply, and quality than before. A production apparatus capable of obtaining a functional film can be provided.

また、第二の目的に対しては、本発明の前記構成(11)〜(15)(請求の範囲第11項〜第15項)により、ガスバリア性薄膜形成時の故障(ひび割れ故障)が低減され、高いガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムの製造方法を提供することができた。   Further, for the second object, the above-described configurations (11) to (15) of the present invention (claims 11 to 15) reduce the failure (cracking failure) when forming the gas barrier thin film. Thus, a method for producing a gas barrier film having a high gas barrier property can be provided.

本発明の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of this invention. 本発明のプラズマ放電処理装置の別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the plasma discharge processing apparatus of this invention. プラズマ放電処理工程の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of a plasma discharge treatment process. 本発明に係わるプラズマ放電処理装置におけるプラズマ放電処理工程の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the plasma discharge processing process in the plasma discharge processing apparatus concerning this invention. 本発明に係わるプラズマ放電処理装置におけるプラズマ放電処理工程の別の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the plasma discharge processing process in the plasma discharge processing apparatus concerning this invention. 回転するロール電極および対向する角筒型電極からなる本発明のプラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the plasma discharge processing apparatus of this invention which consists of a rotating roll electrode and the opposing square tube-type electrode. 本発明に係るガスバリア性フィルムのバッチ方式の製造ラインの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the batch type production line of the gas barrier film which concerns on this invention. 複数の薄膜形成ステーションを有するガスバリア性フィルムのオンライン方式の製造ラインの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the production line of the online system of the gas barrier film which has several thin film formation stations. 複数の薄膜形成ステーションを有するガスバリア性フィルムのオンライン方式の製造ラインの他の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another example of the production line of the online system of the gas barrier film which has a some thin film formation station. 本発明に有用なジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示した概略図である。It is the schematic which showed an example of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the jet system useful for this invention. 本発明に有用な対向電極間で基材を処理する接触搬送方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the contact conveyance system which processes a base material between useful counter electrodes for this invention. 本発明に有用な対向電極間で基材を処理する無接触搬送方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the non-contact conveyance system which processes a base material between counter electrodes useful for this invention. 図5、図6に示したロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the structure of the electroconductive metal base material of the roll rotating electrode shown in FIG. 5, FIG. 6, and the dielectric material coat | covered on it. 角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the structure of the electroconductive metal preform | base_material of a rectangular tube type electrode, and the dielectric material coat | covered on it.

符号の説明Explanation of symbols

71 元巻き
72 加熱部材
72’ 余熱ゾーン
73 円筒電極
74、74’ 電極
75、78 ニップローラ
76、79 仕切板
100 放電部
711 供給口
712 排出口
713 テンションメータ
714 EPCセンサ
715 ゴムローラ
716 粘着ローラ
700 アンワインダ(巻き出し軸)
701 ワインダ(巻き取り軸)
720 電圧印加手段
F 基材
G 反応ガス
G° プラズマ状態のガス
G′ 処理後のガス
10A、10B、10C、10D、10E、10F ロール電極
10a、10b、10c 角筒型電極
811A、811B、811C、811D 折り返しローラ(Uターンローラ)
14、14A、14B 無接触搬送装置
200、210 ニップローラ
30、30A、30B、30C 反応ガス供給部
40、40A、40B、40C 排出口
80 電源
91 第一電源
92 第二電源
93、94 フィルタ
81、82 電圧供給手段
100、100A、100B、100C 放電部
2 元巻ロール
5 巻き取りロール
AR1〜AR7 ガイドローラAR(表面接触ローラ)
BR1〜BR3 ガイドローラBR(裏面接触ローラ)
CS1、CS2、CS3、10 大気圧プラズマ放電処理装置
11 第1電極
12 第2電極
21 第1電源
22 第2電源
300 プラズマ放電処理装置
32 放電空間
35 ロール回転電極
35a ロール電極
35A 金属質母材
35B 誘電体
36 角筒型固定電極群
400 電界印加手段
41、410 第1電源
42、420 第2電源
43 第一フィルタ
44 第二フィルタ
500 ガス供給手段
51 ガス発生装置
52 給気口
53 排気口
600 電極温度調節手段
71 Original winding 72 Heating member 72 'Remaining heat zone 73 Cylindrical electrode 74, 74' Electrode 75, 78 Nip roller 76, 79 Partition plate 100 Discharge part 711 Supply port 712 Discharge port 713 Tension meter 714 EPC sensor 715 Rubber roller 716 Adhesive roller 700 Unwinder ( Unwinding shaft)
701 Winder (winding shaft)
720 Voltage application means F Substrate G Reactive gas G ° Plasma state gas G ′ Gas after treatment 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F Roll electrode 10a, 10b, 10c Square tube electrode 811A, 811B, 811C, 811D Folding roller (U-turn roller)
14, 14A, 14B Non-contact conveyance device 200, 210 Nip roller 30, 30A, 30B, 30C Reaction gas supply unit 40, 40A, 40B, 40C Discharge port 80 Power supply 91 First power supply 92 Second power supply 93, 94 Filter 81, 82 Voltage supply means 100, 100A, 100B, 100C Discharge unit 2 Original winding roll 5 Take-up roll AR1 to AR7 Guide roller AR (surface contact roller)
BR1 to BR3 Guide roller BR (Back contact roller)
CS1, CS2, CS3, 10 Atmospheric pressure plasma discharge treatment device 11 First electrode 12 Second electrode 21 First power supply 22 Second power supply 300 Plasma discharge treatment device 32 Discharge space 35 Roll rotating electrode 35a Roll electrode 35A Metal base material 35B Dielectric 36 Square tube type fixed electrode group 400 Electric field applying means 41, 410 First power source 42, 420 Second power source 43 First filter 44 Second filter 500 Gas supply means 51 Gas generator 52 Air supply port 53 Air exhaust port 600 Electrode Temperature control means

次に、本発明を実施する為の最良の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described, but the present invention is not limited to this.

先ず、請求の範囲第1項〜第6項(前記構成(1)〜(6))に記載のプラズマ放電処理装置について説明する。   First, the plasma discharge treatment apparatus according to claims 1 to 6 (the configurations (1) to (6)) will be described.

ロール状に巻き取られた元巻きから、繰り出された基材を、大気圧プラズマ処理によって、連続的に、表面の改質処理或いは、該基材上に機能性の薄膜を製膜し、機能性薄膜を有する基材を製造することは、防眩性フィルム、反射防止フィルム、ガスバリア性フィルム等の製造において種々の形態で行われる。これらの生産ラインにおいては、これら処理された基材の前処理や、また、処理後の、巻き取りまでの、例えば、乾燥等付加的(かつ必然的に)に行われる様々な処理を円滑に、限られた空間で行うために、例えば、張力を調整する為のダンサーローラ、フィルムエッジを検出するEPCローラなど必要なローラのほかにも、多くのガイドローラが設置され、処理された基材の製膜面及び表面改質面に、これらのローラが幾度となく接触する。   From the original roll wound up in a roll shape, the substrate that has been unwound is continuously subjected to surface modification treatment by atmospheric pressure plasma treatment, or a functional thin film is formed on the substrate to function. Manufacturing a substrate having a conductive thin film is performed in various forms in the manufacture of an antiglare film, an antireflection film, a gas barrier film, and the like. In these production lines, various treatments that are additionally (and inevitably) performed, for example, drying, such as drying, after the pretreatment of the treated base material and after the treatment, are taken up smoothly. In addition to the necessary rollers, such as dancer rollers for adjusting tension and EPC rollers for detecting film edges, a large number of guide rollers are installed and processed in order to perform in a limited space. These rollers contact the film-forming surface and the surface-modified surface of the film several times.

本発明の請求の範囲第1項〜第6項に記載のプラズマ放電処理装置は、この様に製膜面及び表面改質面に接触するローラとして、ニップローラ以外の全てのガイドローラ等、ローラを排除し、前記ニップローラのみを製膜面に接触する唯一のローラとしたプラズマ放電処理装置である。   The plasma discharge treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6 of the present invention includes rollers such as all guide rollers other than the nip roller as rollers that contact the film forming surface and the surface modification surface. This is a plasma discharge processing apparatus in which only the nip roller is excluded and is the only roller in contact with the film forming surface.

ニップローラについて、材質等に特に限定はないが、処理された基材、或いは基材上に製膜された機能性薄膜表面を傷つけにくいものが好ましく、硬質のゴム、プラスチック等が好ましく、より具体的には、JIS K 6253−1997規格によるゴム硬度で60〜80のプラスチック、ゴム製のローラが好ましい。   The material of the nip roller is not particularly limited, but is preferably a treated substrate or a material that does not easily damage the surface of the functional thin film formed on the substrate, preferably hard rubber, plastic, etc. For this, a plastic or rubber roller having a rubber hardness of 60 to 80 according to JIS K 6253-1997 is preferable.

大気圧プラズマ放電処理とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下で、互いに対向する第1電極及び第2電極から構成される放電空間に、薄膜形成ガス或いは処理ガスを導入し、電界を印加して該薄膜形成ガス或いは処理ガスを励起し、該励起した薄膜形成ガスに基材を晒すことにより、該基材上に薄膜を形成したり、また表面改質を行ったりするものである。   Atmospheric pressure plasma discharge treatment refers to the application of an electric field by introducing a thin film forming gas or a processing gas into a discharge space composed of a first electrode and a second electrode facing each other at atmospheric pressure or near atmospheric pressure. Then, the thin film forming gas or the processing gas is excited, and the substrate is exposed to the excited thin film forming gas, whereby a thin film is formed on the substrate or surface modification is performed.

例えば、該薄膜形成ガスとして、希ガスを放電ガスとして、またこれにアルコキシシラン等の有機金属化合物を原料ガスとして含有させ、第1電極及び第2電極から構成される放電空間にこれを導入し、第1電極及び第2電極間に高周波電位を印加することで、薄膜形成ガスを励起し、励起した薄膜形成ガスに基材フィルムを晒すことで、酸化珪素等のセラミック薄膜が基材上に形成される。   For example, as the thin film forming gas, a rare gas is contained as a discharge gas, and an organometallic compound such as alkoxysilane is contained as a raw material gas, which is introduced into a discharge space composed of a first electrode and a second electrode. By applying a high frequency potential between the first electrode and the second electrode, the thin film forming gas is excited, and the base film is exposed to the excited thin film forming gas, so that a ceramic thin film such as silicon oxide is deposited on the base material. It is formed.

大気圧又は大気圧近傍の圧力下とは、20kPa〜200kPaの圧力下であり、電圧を印加する電極間のさらに好ましい圧力は、70kPa〜140kPaである。これらの圧力下、導入する薄膜形成ガス、また、反応性ガスを種々変化させることで、様々な性質を有する薄膜を基材フィルム上に形成させ、また、単に、処理ガスにより基材フィルムの表面改質等を行うことができる。   Under atmospheric pressure or pressure near atmospheric pressure is a pressure of 20 kPa to 200 kPa, and a more preferable pressure between electrodes to which a voltage is applied is 70 kPa to 140 kPa. Under these pressures, the thin film forming gas to be introduced and the reactive gas are variously changed to form thin films having various properties on the base film. Modification and the like can be performed.

プラズマ放電処理の詳細については後述し、以下、本発明の請求の範囲第1項〜第6項に記載のプラズマ放電処理装置について具体的に図を用い説明する。   The details of the plasma discharge treatment will be described later, and the plasma discharge treatment apparatus according to claims 1 to 6 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の請求の範囲第1項〜第6項に記載の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus according to claims 1 to 6 of the present invention.

本発明に係わるプラズマ放電処理装置において、アンワインダ(巻き出し軸)700に取り付けられた巻き芯に巻かれた元巻き71から繰り出された基材フィルムFは、基材と対向して配置された加熱部材72により、基材フィルムを予め加温する余熱ゾーン72’を通過した後、放電部100に入る。   In the plasma discharge processing apparatus according to the present invention, the base film F fed from the original winding 71 wound around the winding core attached to the unwinder (unwinding shaft) 700 is heated so as to face the base. The member 72 enters the discharge unit 100 after passing through a preheat zone 72 ′ in which the base film is preheated.

好ましい形態においては、余熱ゾーン72’は放電部にはいる前に付設される。放電部100において、基材フィルムは、90℃〜200℃、好ましくは、100℃〜150℃程度に保持された状態で、プラズマ放電処理を受けるため、予め放電部に入る前に、余熱ゾーンを設けることで、急激な温度上昇による基材の収縮等、変形を避けることが好ましい。因みに、この余熱ゾーン(余熱部)において放電部における基材フィルムの温度になるべく近い温度するために、必要であれば、更に元巻き71を加熱してもよい。   In a preferred embodiment, the preheat zone 72 'is attached before entering the discharge section. In the discharge part 100, the base film is subjected to plasma discharge treatment in a state of being held at about 90 ° C to 200 ° C, preferably about 100 ° C to 150 ° C. By providing, it is preferable to avoid deformation such as shrinkage of the substrate due to a rapid temperature rise. Incidentally, in order to make the temperature of the base film in the discharge part as close as possible in this preheating zone (preheating part), the master winding 71 may be further heated if necessary.

余熱ゾーンにおいて基材を加熱するための加熱部材72はその両側をマイカでサンドイッチした板状の電気ヒーター又はセラミックヒーターやシーズヒータ等が好ましく用いられ、前記放電部の直前に基材フィルムを放射熱により加温できるよう、これと平行し、かつ直接接触しないように、一定の間隔(0,5mm〜5mm)をおいて取り付けられる。また、温度制御機構付きであることが好ましい。   As the heating member 72 for heating the substrate in the preheating zone, a plate-like electric heater, ceramic heater, sheathed heater or the like sandwiched with mica on both sides is preferably used, and the substrate film is radiated heat immediately before the discharge part. In order to be able to warm up, it is attached at a fixed interval (0.5 mm to 5 mm) so as not to be in direct contact with it in parallel. Moreover, it is preferable to have a temperature control mechanism.

放電部100は、円筒電極73上に配置された二つのニップローラ75、78の間にあって、円筒電極73およびこれと対向した電極74(此処では角型)間の空間からなり、該円筒電極をバックアップローラとした基材の搬入側のニップローラ75及び仕切板76とプラズマ放電処理容器77により、また搬出側のニップローラ78及び仕切板79により仕切られており、基材Fは、この放電部を、円筒電極が回転することで、円筒電極に接して搬送される。なお711、712はそれぞれ反応ガスの供給口(供給手段)、処理後の排ガスを排出する排出口(排出手段)であり、該反応ガス供給口より反応ガス(薄膜形成ガスまたは処理ガス)を供給しつつ、前記対向する第1、第2の電極即ち、ここにおいては、円筒電極73およびこれに対向する電極74の間に、電圧印加手段720により高周波電位を印加することで、電極間の放電部にプラズマ放電を発生させ、円筒電極73上を搬送される基材フィルム表面に薄膜を形成させ、また表面改質処理を施す。処理後の排ガスは、排出口712より排出される。   The discharge unit 100 is located between two nip rollers 75 and 78 disposed on the cylindrical electrode 73, and includes a space between the cylindrical electrode 73 and an electrode 74 (here, square) facing the cylindrical electrode 73, and backs up the cylindrical electrode. The base material F is partitioned by a nip roller 75 and a partition plate 76 on the carry-in side of the base material and a plasma discharge processing vessel 77 as a roller, and by a nip roller 78 and a partition plate 79 on the carry-out side. As the electrode rotates, it is conveyed in contact with the cylindrical electrode. Reference numerals 711 and 712 denote a reaction gas supply port (supply means) and a discharge port (discharge means) for discharging exhaust gas after processing, and supply a reaction gas (thin film forming gas or process gas) from the reaction gas supply port. However, a high-frequency potential is applied by the voltage applying means 720 between the first and second electrodes facing each other, that is, the cylindrical electrode 73 and the electrode 74 facing the first and second electrodes. Plasma discharge is generated in the part, a thin film is formed on the surface of the substrate film conveyed on the cylindrical electrode 73, and surface modification treatment is performed. The treated exhaust gas is discharged from the discharge port 712.

円筒電極73、また角型の対向電極74等は導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。即ち、それぞれ導電性の金属質母材上に誘電体としてセラミックスを溶射、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものが好ましい。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度の被覆があればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。   The cylindrical electrode 73, the square counter electrode 74, and the like have a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material. That is, it is preferable that ceramics is thermally sprayed as a dielectric on a conductive metallic base material and sealed using an inorganic compound sealing material. The ceramic dielectric may be a single-walled coating with a thickness of about 1 mm. As the ceramic material used for thermal spraying, alumina, silicon nitride, or the like is preferably used. Among these, alumina is particularly preferable because it is easily processed. The dielectric layer may be a lining-processed dielectric provided with an inorganic material by lining.

導電性の金属質母材としては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、チタン金属またはチタン合金が特に好ましい。   Examples of the conductive metallic base material include titanium metal or titanium alloy, silver, platinum, stainless steel, aluminum, iron, etc., a composite material of iron and ceramics, or a composite material of aluminum and ceramics. However, titanium metal or titanium alloy is particularly preferable.

対向する電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   When the dielectric is provided on one of the electrodes, the distance between the opposing electrodes is the distance between the dielectric surfaces, and is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm from the viewpoint of performing uniform discharge. is there.

また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。例えば、角筒型電極の金属質母材構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。   Further, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (water or silicon oil or the like) can be circulated. For example, the metallic base material structure of the rectangular tube type electrode is a metallic pipe, which serves as a jacket so that the temperature during discharge can be adjusted.

本発明の大気圧プラズマ放電処理装置においては、対向する電極間に印加する高周波電圧は、100kHzを越えた高周波電圧で、且つ、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、処理ガスを励起してプラズマを発生させる。In the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention, the high-frequency voltage applied between the opposing electrodes is a high-frequency voltage exceeding 100 kHz and power (output density) of 1 W / cm 2 or more is supplied, and the processing gas Is excited to generate plasma.

本発明において、電極間に印加する高周波電圧の周波数の上限値は、好ましくは150MHz以下であり、より好ましくは15MHz以下である。また、高周波電圧の周波数の下限値としては、好ましくは200kHz以上、より好ましくは800kHz以上である。   In the present invention, the upper limit of the frequency of the high-frequency voltage applied between the electrodes is preferably 150 MHz or less, and more preferably 15 MHz or less. Moreover, as a lower limit of the frequency of a high frequency voltage, Preferably it is 200 kHz or more, More preferably, it is 800 kHz or more.

また、電極間に供給する電力の上限値とは、好ましくは50W/cm2以下、より好ましくは20W/cm2以下である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2以上である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。Further, the upper limit value of the power supplied between the electrodes is preferably 50 W / cm 2 or less, more preferably 20 W / cm 2 or less. The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 or more. The discharge area (cm2) refers to an area in a range where discharge occurs in the electrode.

高周波電源より印加電極に印加される電圧の値は適宜決定されるが、例えば、電圧が10V〜10kV/cm程度で、上記のように電源周波数は100kHzを越えて150MHz以下に調整される。   The value of the voltage applied to the application electrode from the high frequency power supply is appropriately determined. For example, the voltage is about 10 V to 10 kV / cm, and the power supply frequency is adjusted to over 100 kHz and 150 MHz or less as described above.

ここで電源の印加法に関しては、連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードとパルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モードのどちらを採用しても良いが連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られる。   As for the power supply method, either a continuous sine wave continuous oscillation mode called continuous mode or an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called pulse mode may be adopted. A denser and better quality film can be obtained.

本発明においては、このような電圧を印加して、均一なグロー放電状態を保つことが出来る電極をプラズマ放電処理装置に採用する必要がある。   In the present invention, it is necessary to employ an electrode capable of maintaining a uniform glow discharge state by applying such a voltage in a plasma discharge processing apparatus.

本発明においては、印加電極に電圧を印加する電源としては、特に限定はないが、神鋼電機製高周波電源(3kHz)、神鋼電機製高周波電源(5kHz)、神鋼電機製高周波電源(10kHz)、春日電機製高周波電源(15kHz)、神鋼電機製高周波電源(50kHz)、ハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)、パール工業製高周波電源(200kHz)、パール工業製高周波電源(800kHz)、パール工業製高周波電源(2MHz)、パール工業製製高周波電源(13.56MHz)、パール工業製高周波電源(27MHz)、パール工業製高周波電源(150MHz)等が使用出来る。好ましくは、100kHz超〜150MHzの高周波電源であり、好ましくは、200kHz〜150MHzの高周波電源であり、特に好ましくは、800kHz〜15MHzのものである。   In the present invention, the power source for applying a voltage to the applied electrode is not particularly limited, but a high frequency power source (3 kHz) manufactured by Shinko Electric, a high frequency power source manufactured by Shinko Electric (5 kHz), a high frequency power source manufactured by Shinko Electric (10 kHz), and Kasuga. Electric high frequency power supply (15 kHz), Shinko Electric high frequency power supply (50 kHz), HEIDEN Laboratory impulse high frequency power supply (100 kHz in continuous mode), Pearl Industrial high frequency power supply (200 kHz), Pearl Industrial high frequency power supply (800 kHz), Pearl Industrial A high-frequency power source (2 MHz) manufactured by Pearl Industries, a high-frequency power source manufactured by Pearl Industries (13.56 MHz), a high-frequency power source manufactured by Pearl Industries (27 MHz), a high-frequency power source manufactured by Pearl Industries (150 MHz), or the like can be used. Preferably, it is a high frequency power source of more than 100 kHz to 150 MHz, preferably a high frequency power source of 200 kHz to 150 MHz, particularly preferably 800 kHz to 15 MHz.

次いで、これらプラズマ放電処理された基材は、被処理面がニップローラ78に接するのみで、放電部から外部に搬送され、直接、ワインダ(巻き取り軸)701に取り付けられた、巻き芯にロールとして巻き取られる。   Next, the substrate subjected to the plasma discharge treatment is conveyed to the outside from the discharge portion only by the surface to be treated being in contact with the nip roller 78 and directly attached to the winder (winding shaft) 701 as a roll on the winding core. It is wound up.

本発明に係わるプラズマ放電処理装置は、前記円筒電極に接するニップローラ以外には、薄膜形成された、または改質された表面に接するローラは存在しないことが特徴であり、従って、ダンサーローラ等、搬送の張力を調整するローラの導入や、これにより必要となるローラ群等は改質された表面に接するローラを必然的に導入する可能性があり、本発明においては用いられない。   The plasma discharge processing apparatus according to the present invention is characterized in that there is no roller in contact with the surface on which the thin film is formed or modified except for the nip roller in contact with the cylindrical electrode. The introduction of a roller for adjusting the tension of the roller, or the necessary roller group or the like may inevitably introduce a roller in contact with the modified surface, and is not used in the present invention.

従って前記円筒電極をバックアップローラとするニップローラには、弾性のある材料を用いることが好ましく、前記のような硬質のゴム、プラスチック等、より好ましくはJIS K 6253−1997規格によるゴム硬度で60〜80のゴム、プラスチック製のローラが好ましい。   Therefore, it is preferable to use an elastic material for the nip roller using the cylindrical electrode as a backup roller, such as hard rubber, plastic, etc., more preferably 60-80 in terms of rubber hardness according to JIS K 6253-1997 standard. Of these, rubber and plastic rollers are preferred.

本発明においては、前記ワインダ(巻き取り軸)、アンワインダ(巻き出し軸)において、直接トルク制御を行うことが好ましい。   In the present invention, it is preferable to perform direct torque control in the winder (winding shaft) and unwinder (unwinding shaft).

ワインダ、アンワインダにおけるトルク制御は、基材フィルムの搬送張力が一定とするように制御される。例えば、ワインダ、または巻き芯の中心から巻き取られる基材フィルムの張力(テンション)は一定となるようワインダのトルクは制御される。好ましい張力としては、50〜500±10(N/m)の範囲が好ましく、最も好ましいのは略100±10N/mの範囲で制御されることである。   Torque control in the winder and unwinder is controlled so that the conveyance tension of the base film is constant. For example, the torque of the winder is controlled so that the tension of the winder or the base film wound from the center of the winding core is constant. The preferred tension is preferably in the range of 50 to 500 ± 10 (N / m), and most preferably controlled in the range of about 100 ± 10 N / m.

図1において713はテンションメータであり、支持体側に、或いは両端部等に設置して、微少変位を測定してテンションを測定する。測定された情報を巻き取り軸の回転にフィードフォワードすることで、張力が一定になるように制御する(フィードフォワード制御)。テンションメータとしては、非接触の張力計も好ましく、例えば、微圧〜低圧の範囲でブロアーより空気を供給したエアーターンバーを用いて空気圧力によりフィルム非接触で張力測定できるものを用いてもよい(例えば、Bellmatic製:非接触ウェブテンションメーター)。またはトルクモータの出力を換算して用いてもよい。   In FIG. 1, reference numeral 713 denotes a tension meter, which is installed on the support side or at both ends, and measures a minute displacement to measure the tension. By feeding forward the measured information to the rotation of the winding shaft, the tension is controlled to be constant (feed forward control). As the tension meter, a non-contact tensiometer is also preferable. For example, a tension meter that can measure tension in a non-contact manner by air pressure using an air turn bar that is supplied with air from a blower in a range of fine pressure to low pressure may be used ( For example, Bellmatic: non-contact web tension meter). Alternatively, the output of the torque motor may be converted and used.

巻き取られる基材の張力を一定とするためのワインダ(巻き取り軸)のトルク制御は、いかなる方法を用いてもよいが、例えば、ワインダ回転をモータで駆動する場合、モータのトルク制御は、電圧の調整により行うことで、行うことができる。電流制御、またインバーターにより周波数を変化させる制御でもよい。   Any method may be used for the torque control of the winder (winding shaft) to keep the tension of the substrate to be wound up. For example, when the motor is driven to rotate the winder, This can be done by adjusting the voltage. Current control or control that changes the frequency by an inverter may be used.

本発明に係わるプラズマ放電処理装置には、少なくとも1つ以上のEPCセンサ(エッジポジションコントロールセンサ)が備えられていることが好ましい。EPCセンサを用い基材フィルム耳端をエアーサーボセンサや光センサにて検知して、幅手方向エッジの位置の動きを検知する。図1において、714はこのEPCセンサを示す。   The plasma discharge processing apparatus according to the present invention is preferably provided with at least one EPC sensor (edge position control sensor). The EPC sensor is used to detect the edge of the substrate film with an air servo sensor or an optical sensor, and the movement of the edge in the width direction is detected. In FIG. 1, reference numeral 714 denotes the EPC sensor.

長尺基材フィルムの搬送の際の蛇行修正は、単純に、このセンサの情報に基づきワインダ101の位置を幅手方向で適宜修正を行うことで行うことが出来る。   The meandering correction at the time of transporting the long base film can be performed simply by appropriately correcting the position of the winder 101 in the width direction based on the information of the sensor.

また、蛇行修正を精度よく行うには、蛇行修正装置が使用されることが好ましい。即ち、検知した情報に基づいて搬送方向を制御し、フィルムの耳端や幅方向の中央が一定の搬送位置となるようにするもので、そのアクチュエーターとして、具体的には1〜2本のガイドローラや駆動付きフラットエキスパンダーローラをライン方向に対して、左右(または上下)にふることで蛇行修正したり、フィルムの左右に小型の2本1組のピンチローラを設置(フィルムの表と裏に1本ずつ設置されていて、それがフィルムの両側にある)し、これにてフィルムを挟み引っ張り蛇行修正したりしている(クロスガイダー方式)。これらの装置の蛇行修正の原理は、フィルムが走行中に、例えば左にいこうとする時は前者の方式ではローラをフィルムが右にいくように傾ける方法をとり、後者の方法では右側の1組のピンチローラがニップされて、右に引っ張るというものである。これら蛇行防止装置を設置することができる。   In order to perform meandering correction with high accuracy, a meandering correction device is preferably used. That is, the conveyance direction is controlled on the basis of the detected information so that the edge of the film or the center in the width direction becomes a constant conveyance position. Specifically, as the actuator, one or two guides are used. Correct the meandering by touching the roller and the flat expander roller with drive left and right (or up and down) with respect to the line direction, or install a small pair of pinch rollers on the left and right of the film (on the front and back of the film) They are installed one by one, and they are on both sides of the film), and the film is sandwiched and pulled to correct meandering (cross guider system). The principle of the meandering correction of these devices is that when the film is moving, for example, when trying to move to the left, the former method tilts the roller so that the film goes to the right, and the latter method uses the right set. This pinch roller is nipped and pulled to the right. These meandering prevention devices can be installed.

更に、本発明のプラズマ放電処理装置には、基材フィルムが接触しつつその上を搬送される円筒型電極に接してクリーニングローラが備えられていることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the plasma discharge treatment apparatus of the present invention is provided with a cleaning roller in contact with a cylindrical electrode conveyed on the substrate film while in contact with the substrate film.

クリーニングローラは、前記放電部の領域外の、円筒電極に接して設置される。最も単純な形態としては、図1に示されるが、ゴムローラ715が用いられる。ゴムローラが円筒電極に(一定の圧力で)接しつつ円筒電極の回転に合わせて回転することで円筒電極上に付着するゴミ、チリ、ホコリ等の異物をゴムローラ表面に転写して除く作用をもつ。このゴムローラはJIS硬度で30〜70の範囲にある、前記ニップローラよりは弾性のある材質が好ましい。   The cleaning roller is installed in contact with the cylindrical electrode outside the area of the discharge portion. As the simplest form, as shown in FIG. 1, a rubber roller 715 is used. When the rubber roller is in contact with the cylindrical electrode (at a constant pressure) and rotates in accordance with the rotation of the cylindrical electrode, it has an effect of transferring and removing foreign matters such as dust, dust, and dust adhering to the cylindrical electrode onto the surface of the rubber roller. The rubber roller is preferably made of an elastic material rather than the nip roller having a JIS hardness in the range of 30 to 70.

ゴムローラに付着したチリ、ホコリ等の異物は、更に、ゴムローラに接して回転する粘着性の表面を有する粘着ローラ716に転写される。これは両面テープ等が表面に貼られたローラ等であり材質は問わない。粘着ローラとしては、例えばTEKNEK社製粘着ローラがあり、ラバーローラがウエブ等と接触することでミクロンレベルの異物を除去した後、それを粘着ローラに転写することでラバーローラを常にクリーンな状態に保つ。粘着テープはラバー(ゴム)ローラからチリ、ホコリを転写しなくなる前に、適宜、張り替えて使用することができる。   Foreign matter such as dust and dust adhering to the rubber roller is further transferred to an adhesive roller 716 having an adhesive surface that rotates in contact with the rubber roller. This is a roller or the like with a double-sided tape or the like attached to the surface, and the material is not limited. As an adhesive roller, for example, there is an adhesive roller manufactured by TEKNEK. After the rubber roller comes into contact with the web or the like to remove micron-level foreign matter, it is transferred to the adhesive roller so that the rubber roller is always in a clean state. keep. The pressure-sensitive adhesive tape can be used by appropriately replacing it before transferring dust and dust from the rubber (rubber) roller.

またクリーニングの方式としては、必ずしもクリーニングローラに拘らず、クリーニングブレードを用いたり、またこれを併用するなど、他の方式を用いてもよい。   As a cleaning method, other methods such as a cleaning blade or a combination thereof may be used regardless of the cleaning roller.

クリーニングローラにより、円筒電極表面に付着した異物を除くことで、放電部において基材の背面(電極との間)に異物の混入がなく、プラズマ放電処理が均一に行われる。   By removing the foreign matter adhering to the surface of the cylindrical electrode by the cleaning roller, no foreign matter is mixed into the back surface (between the electrodes) of the base material in the discharge portion, and the plasma discharge process is performed uniformly.

以上の例において、アンワインダ(巻き出し軸)700から繰り出された基材フィルムに、プラズマ放電処理により、薄膜形成或いは表面改質処理が施されたのち、ワインダ(巻き取り軸)701に表面処理済み基材フィルムはロール状に巻き取られ、第一回目のプラズマ放電処理は終了するが、本発明の好ましい形態においては、前記アンワインダ(巻き出し軸)700が、今度は巻き取り軸となり、前記ワインダ(巻き取り軸)701が、巻き出し軸となることで、基材フィルムの搬送方向を逆にして、前記表面処理された基材上に更に表面処理或いは薄膜形成等のプラズマ放電処理を行うことができる。この様に往復で、プラズマ放電処理を行うことができることも本装置の利点である。   In the above example, the substrate film fed from the unwinder (unwinding shaft) 700 is subjected to a thin film formation or surface modification treatment by plasma discharge treatment, and then the winder (winding shaft) 701 has been surface-treated. The base film is wound into a roll shape, and the first plasma discharge treatment is completed. However, in a preferred embodiment of the present invention, the unwinder (unwinding shaft) 700 is now the winding shaft, and the winder (Winding shaft) 701 is the unwinding shaft, so that the substrate film is transported in the reverse direction and further subjected to plasma treatment such as surface treatment or thin film formation on the surface-treated substrate. Can do. It is also an advantage of this apparatus that plasma discharge treatment can be performed in such a reciprocating manner.

この為に、前記アンワインダ(巻き出し軸)、またワインダ(巻き取り軸)は、逆方向の回転を、切り替えて行えるギア構成とする。   For this reason, the unwinder (winding shaft) and the winder (winding shaft) have a gear configuration that can be switched in the reverse direction.

これにより、例えば密着膜、ガスバリア膜、更に密着膜、ガスバリア膜といった複数構成からなる積層膜の作製が、搬送の方向を変え、かつ反応ガスを選択し、プラズマ放電条件を各処理毎に設定することで、本発明に係わるプラズマ放電処理装置により、目的とする処理が、また薄膜形成を順次行うことができる。   As a result, for example, the production of a multi-layered film such as an adhesion film, a gas barrier film, and further an adhesion film and a gas barrier film changes the transport direction, selects the reaction gas, and sets the plasma discharge conditions for each process. Thus, with the plasma discharge processing apparatus according to the present invention, it is possible to sequentially perform target processing and thin film formation.

この様に、プラズマ放電処理を用いて幾層にも亘って薄膜を形成し積層する、或いは薄膜形成後、表面改質処理を連続して行うなど、幾つかの処理を連続し行わなければならない場合に本発明のプラズマ放電処理装置は有用であり、幾度の処理によっても巻き出し工程、薄膜形成工程または表面改質工程、巻き取り工程が連続してあるほかは、途中に薄膜形成面または表面改質面に接触するガイドローラが存在しない点有利であり、表面の傷や押されによる異物故障のない高品位の膜が得られる。   In this way, several processes such as forming and laminating thin films over several layers using plasma discharge treatment, or continuously performing surface modification treatment after forming the thin film, must be performed continuously. In some cases, the plasma discharge treatment apparatus of the present invention is useful, and the thin film formation surface or surface is in the middle except that the unwinding process, thin film forming process or surface modification process, and winding process are continued by any number of treatments. This is advantageous in that there is no guide roller in contact with the modified surface, and a high-quality film free from foreign matter failure due to scratches or pressing on the surface can be obtained.

次に、本発明の請求の範囲第1項〜第6項に係わるプラズマ放電処理装置の別の一例を図2に示す。これは放電部の構造が異なっている。   Next, another example of the plasma discharge processing apparatus according to claims 1 to 6 of the present invention is shown in FIG. This differs in the structure of the discharge part.

この大気圧プラズマ放電装置においては、放電部が前記図1と異なっており、主として放電部について説明する。   In this atmospheric pressure plasma discharge apparatus, the discharge portion is different from that shown in FIG. 1, and the discharge portion will be mainly described.

図2で示される大気圧プラズマ放電装置は、放電空間に異なる周波数の電界を2つ以上印加したもので、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳した電界を印加する。   The atmospheric pressure plasma discharge apparatus shown in FIG. 2 applies two or more electric fields having different frequencies to the discharge space, and applies an electric field obtained by superimposing a first high-frequency electric field and a second high-frequency electric field.

前記第1の高周波電界の周波数ω1より前記第2の高周波電界の周波数ω2が高く、且つ、前記第1の高周波電界の強さV1と、前記第2の高周波電界の強さV2と、放電開始電界の強さIVとの関係が、
V1≧IV>V2
または V1>IV≧V2 を満たし、前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上である。
The frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, and the discharge start The relationship with the electric field strength IV is
V1 ≧ IV> V2
Alternatively, V1> IV ≧ V2 is satisfied, and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.

この様な放電条件をとることにより、例えば窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持出来、高性能な薄膜形成を行うことが出来る。   By taking such a discharge condition, for example, a discharge gas having a high discharge start electric field strength such as nitrogen gas can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a high-performance thin film. I can do it.

上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることが出来る。   When the discharge gas is nitrogen gas by the above measurement, the discharge start electric field strength IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field strength is By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.

ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることが出来る。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。   Here, the frequency of the first power source is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.

一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。   On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.

このような2つの電源から高周波電界を印加することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数および高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することが出来る。   The application of a high frequency electric field from such two power sources is necessary to start the discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high frequency electric field, and the high frequency of the second high frequency electric field. In addition, it is possible to increase the plasma density by a high power density and form a dense and high-quality thin film.

図2の大気圧プラズマ放電処理装置においても図1と同様に、アンワインダ(巻き出し軸)700に取り付けられた巻き芯に巻かれた元巻き71から基材フィルムFが繰り出され、基材と対向して配置された加熱部材72により、基材フィルムを予め加温する余熱ゾーン72’を通過した後、放電部100に入る。   In the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of FIG. 2, the base film F is fed out from the original winding 71 wound around the winding core attached to the unwinder (unwinding shaft) 700 in the same manner as in FIG. After passing through the preheating zone 72 ′ in which the base film is preliminarily heated by the heating member 72 arranged in this manner, the discharge member 100 is entered.

円筒電極(第1電極)73と対向する角形の電極(第2電極)74、74’間に形成される放電部10で、基材Fをプラズマ放電処理して薄膜を形成或いは表面改質処理を行うものである。   In the discharge part 10 formed between the rectangular electrodes (second electrodes) 74 and 74 ′ facing the cylindrical electrode (first electrode) 73, the substrate F is subjected to plasma discharge treatment to form a thin film or surface modification treatment Is to do.

円筒電極73と対向する電極(第2電極)74、74’との間に形成された放電空間100において、円筒電極73には第1電源41から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また対向する角形の対向電極(第2電極)74、74’には第2電源42から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   In the discharge space 100 formed between the electrode (second electrode) 74 and 74 ′ facing the cylindrical electrode 73, the cylindrical electrode 73 is supplied with a first frequency ω 1, electric field strength V 1, and current I 1 from the first power source 41. And a second high frequency electric field of frequency ω2, electric field intensity V2, and current I2 is applied from the second power source 42 to the opposing rectangular counter electrodes (second electrodes) 74 and 74 ′. .

円筒電極73と第1電源41との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ43は第1電源41から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源42からの電流をアースして、第2電源42から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、対向する電極(第2電極)74、74’と第2電源42との間には、第2フィルタ44が設置されており、第2フィルター44は、第2電源42から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源41からの電流をアースして、第1電源41から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 43 is installed between the cylindrical electrode 73 and the first power supply 41, and the first filter 43 facilitates the passage of current from the first power supply 41 to the first electrode, and the second power supply 42. Is designed so that the current from the second power source 42 does not easily pass through to the first power source. A second filter 44 is installed between the opposing electrodes (second electrodes) 74 and 74 ′ and the second power source 42, and the second filter 44 is connected from the second power source 42 to the second electrode. It is designed so that the current from the first power supply 41 is grounded and the current from the first power supply 41 to the second power supply is difficult to pass.

なお、本発明においては、円筒電極73を第2電極、また固定した対向電極74、74’を第1電極としてもよい。何れにしろ第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。   In the present invention, the cylindrical electrode 73 may be the second electrode, and the fixed counter electrodes 74 and 74 ′ may be the first electrode. In any case, the first power source is connected to the first electrode, and the second power source is connected to the second electrode. The first power source preferably applies a higher high-frequency electric field strength (V1> V2) than the second power source. Further, the frequency has the ability to satisfy ω1 <ω2.

また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。The current is preferably I1 <I2. Current I1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . Furthermore, current I2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .

ガス発生装置(図示されていない)で発生させた薄膜形成ガスGは、不図示のガス流量調整手段により流量を制御して給気口711よりプラズマ放電処理容器内に導入する。   The thin film forming gas G generated by a gas generator (not shown) is introduced into the plasma discharge processing vessel from the air supply port 711 while controlling the flow rate by a gas flow rate adjusting means (not shown).

搬送されて来た基材Fは、ニップローラ75を通って円筒電極73、これと対向する電極74、74’との間に形成された放電部に移送される。   The conveyed base material F passes through the nip roller 75 and is transferred to the discharge portion formed between the cylindrical electrode 73 and the opposing electrodes 74 and 74 ′.

移送中に円筒電極73と対向した電極74、74’との両方から電界をかけ、電極間(放電空間)で放電プラズマを発生させる。基材Fは円筒電極73に接触したまま巻き回されながらプラズマ状態のガスに接触し薄膜を形成する。   During transfer, an electric field is applied from both the electrodes 74 and 74 ′ facing the cylindrical electrode 73 to generate discharge plasma between the electrodes (discharge space). The substrate F is in contact with the gas in the plasma state while being wound while being in contact with the cylindrical electrode 73 to form a thin film.

なお、固定電極の数は、此処では円筒電極の円周上に沿って2つ配置されているが、複数本設置しても構わない。電極の放電面積は円筒電極3に対向している全ての固定電極の円筒電極3に対向する面の面積の和で表される。   The number of fixed electrodes is two here along the circumference of the cylindrical electrode, but a plurality of fixed electrodes may be provided. The discharge area of the electrode is represented by the sum of the areas of the surfaces of all the fixed electrodes facing the cylindrical electrode 3 facing the cylindrical electrode 3.

基材Fは、ニップローラ78を経て、図1と同様に巻き取り機で巻き取られる。   The substrate F passes through the nip roller 78 and is wound up by a winder as in FIG.

放電処理済みの処理排ガスは排気口712より排出する。   The treated exhaust gas after the discharge treatment is discharged from the exhaust port 712.

薄膜形成中、円筒電極及び固定電極を加熱または冷却するために、電極温度調節手段で温度を調節した媒体を、送液ポンプ等により配管を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節することが好ましい。なお、76及び79はプラズマ放電処理容器と外界とを仕切る仕切板である。また、715、716は図1の装置におけるものと同じはゴムローラ、粘着ローラであり、クリーニングローラを構成する。   During the thin film formation, to heat or cool the cylindrical electrode and the fixed electrode, the medium whose temperature is adjusted by the electrode temperature adjusting means is sent to both electrodes via piping by a liquid feed pump etc., and the temperature is adjusted from the inside of the electrode. Is preferred. Reference numerals 76 and 79 denote partition plates for partitioning the plasma discharge processing container from the outside world. Reference numerals 715 and 716 denote the same rubber rollers and adhesive rollers as those in the apparatus shown in FIG. 1, and constitute cleaning rollers.

円筒電極3、また角筒型の電極74等は前記同様、導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。例えば、角筒型電極の金属質母材構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。   As described above, the cylindrical electrode 3 and the rectangular tube-shaped electrode 74 have a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material. Further, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (water or silicon oil or the like) can be circulated. For example, the metallic base material structure of the rectangular tube type electrode is a metallic pipe, which serves as a jacket so that the temperature during discharge can be adjusted.

電極は、それぞれ導電性の金属質母材上に誘電体としてセラミックスを溶射、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものが好ましい。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度被覆あればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。   The electrodes are preferably those obtained by thermally spraying ceramics as a dielectric material on a conductive metallic base material and sealing with an inorganic compound sealing material. The ceramic dielectric may be covered by about 1 mm with a single wall. As the ceramic material used for thermal spraying, alumina, silicon nitride, or the like is preferably used. Among these, alumina is particularly preferable because it is easily processed. The dielectric layer may be a lining-processed dielectric provided with an inorganic material by lining.

導電性の金属質母材も、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料等であり、チタン金属またはチタン合金が特に好ましい。   The conductive metallic base material is also a metal such as titanium metal or titanium alloy, silver, platinum, stainless steel, aluminum, iron, etc., a composite material of iron and ceramics or a composite material of aluminum and ceramics, etc. Titanium metal or titanium alloy is particularly preferred.

対向する電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   When the dielectric is provided on one of the electrodes, the distance between the opposing electrodes is the distance between the dielectric surfaces, and is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm from the viewpoint of performing uniform discharge. is there.

プラズマ放電処理容器はパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行い絶縁性をとってもよい。図1において、平行した両電極の両側面(基材面近くまで)を上記のような材質の物で覆うことが好ましい。   The plasma discharge treatment vessel is preferably a treatment vessel made of Pyrex (registered trademark) glass or the like, but may be made of metal as long as insulation from the electrode can be obtained. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be thermally sprayed to obtain insulation. In FIG. 1, it is preferable to cover both side surfaces (up to the vicinity of the base material surface) of both parallel electrodes with an object made of the above material.

この様な大気圧プラズマ放電処理装置に設置する二つの高周波電源としては、第1電源(高周波電源)として、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
As two high-frequency power sources installed in such an atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus, as a first power source (high-frequency power source),
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl industry 400kHz CF-2000-400k etc. can be mentioned, and all can be used.

また、第2電源(高周波電源)として、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
In addition, as the second power source (high frequency power source)
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150 MHz CF-2000-150M and the like can be mentioned, and any of them can be preferably used.

なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。   Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.

本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.

本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極間において放電が起こる範囲の面積のことを指す。In the present invention, the electric power applied between the electrodes facing each other supplies power (power density) of 1 W / cm 2 or more to the second electrode (second high-frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to the area in which discharge occurs between the electrodes.

また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. I can do it. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .

高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。   The waveform of the high frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.

この様にして2周波でプラズマ放電処理された基材は、次いで、図1における装置と同様に、被処理面がニップローラ78に接するのみで、放電部から外部に搬送され、また、EPCセンサ714により蛇行修正され、また、テンションメータ713により搬送張力を一定とするよう、フィードフォワード制御により、直接ワインダ(巻き取り軸)701のトルク制御がされ、巻き芯にロールとして巻き取られる。   The substrate subjected to plasma discharge treatment at two frequencies in this way is then conveyed to the outside from the discharge portion only by the surface to be treated being in contact with the nip roller 78 as in the apparatus in FIG. In addition, the torque of the winder (winding shaft) 701 is directly controlled by feedforward control so that the conveyance tension is fixed by the tension meter 713, and the winding is wound around the winding core as a roll.

この様に、本発明に係わるプラズマ放電処理装置は、前記円筒電極に接するニップローラ以外には、薄膜形成された、または改質された表面に接するローラは存在しないことが特徴である。   As described above, the plasma discharge processing apparatus according to the present invention is characterized in that there is no roller in contact with the thin film formed or modified surface other than the nip roller in contact with the cylindrical electrode.

図2で示されるプラズマ放電処理装置は、固定電極74、74’について、それぞれの電極と円筒電極が形成する放電空間に、それぞれ薄膜形成ガスの供給口、排気口を設けるように設定すれば、異なった薄膜形成、また表面改質処理を、同一の処理容器の中で連続して行う事も出来る。また、図1のプラズマ放電処理装置と同様に、搬送方向を変えて、逆方向でも処理が可能であり、往復で薄膜形成または表面改質処理を行うことで複数の膜の積層、或いは処理が順次行える。   If the plasma discharge treatment apparatus shown in FIG. 2 is set to provide a thin film forming gas supply port and an exhaust port in the discharge space formed by the respective electrodes and the cylindrical electrode for the fixed electrodes 74 and 74 ′, Different thin film formations and surface modification treatments can be performed continuously in the same processing vessel. In addition, as in the plasma discharge processing apparatus of FIG. 1, the processing can be performed in the opposite direction by changing the transport direction, and a plurality of films can be stacked or processed by reciprocating thin film formation or surface modification processing. Can be done sequentially.

本発明に係わるプラズマ放電処理において用いられる混合ガスとしては、薄膜形成、表面改質処理等、目的により種々のものが用いられる。   As the mixed gas used in the plasma discharge treatment according to the present invention, various gases can be used depending on purposes such as thin film formation and surface modification treatment.

プラズマ放電処理においては、主としてプラズマ状態になりやすい放電ガス、および反応性ガスを混合して、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。   In the plasma discharge treatment, a discharge gas that is likely to be in a plasma state and a reactive gas are mixed, and the gas is sent to the plasma discharge generator. As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.

上記放電ガスと様々な反応性ガスを混合し、例えば薄膜形成に必要な反応性ガスを混合して、これをプラズマ放電装置に供給することで、薄膜形成を行ったり、また、表面改質に必要な反応性ガスと混合して供給することで表面改質を行うことができる。   Mixing the above-mentioned discharge gas with various reactive gases, for example, mixing the reactive gas necessary for thin film formation, and supplying this to the plasma discharge device, thin film formation or surface modification Surface modification can be performed by mixing and supplying the necessary reactive gas.

放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。   The ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, but the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.

例えば、セラミック材料膜の製造に用いる原料について説明する。   For example, the raw material used for manufacture of a ceramic material film | membrane is demonstrated.

セラミック材料膜は、プラズマ放電処理において、原料(原材料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)等その組成を作り分けることができる。   Ceramic material film is a metal carbide, metal nitride, metal oxide, metal by selecting conditions such as organometallic compound, decomposition gas, decomposition temperature, input power, etc. as raw materials (also called raw materials) in plasma discharge treatment The composition of sulfides, metal halides, and mixtures thereof (metal oxynitrides, metal oxide halides, metal nitride carbides, etc.) can be made differently.

例えば、反応性ガスに、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、亜鉛化合物を原料化合物として用い、分解ガスに二硫化炭素を用いれば、硫化亜鉛が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。   For example, when a silicon compound is used as a reactive gas as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Moreover, if a zinc compound is used as a raw material compound and carbon disulfide is used as the cracking gas, zinc sulfide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.

このような原料化合物としては、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよい。   Such a raw material compound may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use it with a solvent.

このような有機金属化合物としては、ケイ素化合物として、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等、シラン、アルコキシシラン類、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド等、チタン化合物、ジルコニウムn−プロポキシド等の、ジルコニウム化合物、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド等、アルミニウム化合物、その他、ジボラン、テトラボラン等、硼素化合物、テトラエチル錫、テトラメチル錫等、錫化合物、また、アンチモン、亜鉛等のその他の有機金属化合物などが挙げられる。   Examples of such organometallic compounds include silicon compounds such as silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethyldimethoxysilane, silane, alkoxysilanes such as titanium methoxide, titanium ethoxy. , Titanium isopropoxide, etc., titanium compounds, zirconium n-propoxide, etc., zirconium compounds, aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide, etc., aluminum compounds, other, diborane, tetraborane, etc., boron compounds , Tetraethyltin, tetramethyltin and the like, tin compounds, and other organometallic compounds such as antimony and zinc.

また、反応性ガス中に、これらの金属を含む原料ガスを分解して無機化合物を得るための分解ガスとして、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどを混合することが出来る。   Moreover, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia as a decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals into a reactive gas to obtain an inorganic compound Gas, nitrous oxide gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, chlorine gas, etc. I can do it.

金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物を得ることができる。   Various metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal halides, and metal sulfides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.

上記放電ガスと反応性ガスを混合し、薄膜形成(混合)ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行うことができる。   A film can be formed by mixing the discharge gas and the reactive gas and supplying the mixture as a thin film forming (mixed) gas to a plasma discharge generator (plasma generator).

反応性ガスとしてアルコキシシラン例えばTEOS(テトラエトキシシラン)を用いることで酸化珪素膜を得ることが出来、分解ガス、また、そのプラズマ放電条件等により、種々の組成、性質を有する酸化珪素薄膜が得られる。   A silicon oxide film can be obtained by using alkoxysilane such as TEOS (tetraethoxysilane) as the reactive gas, and silicon oxide thin films having various compositions and properties can be obtained depending on the decomposition gas and its plasma discharge conditions. It is done.

また、金属化合物を用いずに、例えば、反応性ガスとして、酸素ガス等の分解ガスを用いてこれを放電ガスと共に用いることで、基材表面改質処理が、また有機フッ素化合物、中でもフッ素原子を有するシラン化合物等を用いて、基材表面の疎水化等の表面改質処理も行うことができる。   Further, without using a metal compound, for example, by using a decomposition gas such as oxygen gas as a reactive gas together with a discharge gas, the substrate surface modification treatment can be performed, and an organic fluorine compound, particularly a fluorine atom Surface modification treatment such as hydrophobization of the substrate surface can also be performed using a silane compound or the like containing

また、薄膜形成ガス中に有機化合物を含有させ、基材上でプラズマ重合することでポリマー薄膜の形成も可能である。   Further, it is possible to form a polymer thin film by containing an organic compound in the thin film forming gas and performing plasma polymerization on the substrate.

薄膜形成ガス中含有させるプラズマ重合の原料成分となる有機化合物としては、(メタ)アクリル化合物、エポキシ化合物、またはオキセタン化合物のモノマーまたはオリゴマー等公知の有機化合物を用いることができる
本発明に係るプラズマ放電処理装置によって処理される基材の材質は、特に限定はないが、基材上に形成する薄膜、或いは表面改質処理等、目的とする用途によって選択される。例えば、有機EL素子等の透明基板とするために樹脂フィルム上にガスバリア層を形成する場合、樹脂フィルムは透明であることが好ましい。
As the organic compound that is a raw material component of plasma polymerization to be contained in the thin film forming gas, a known organic compound such as a monomer or oligomer of a (meth) acrylic compound, an epoxy compound, or an oxetane compound can be used. Plasma discharge according to the present invention The material of the substrate to be processed by the processing apparatus is not particularly limited, but is selected depending on the intended use such as a thin film formed on the substrate or a surface modification treatment. For example, when a gas barrier layer is formed on a resin film in order to form a transparent substrate such as an organic EL element, the resin film is preferably transparent.

基材としては、用途に応じて、長尺のプラスチック(樹脂)フィルム、紙、不織布等を挙げることができるが、樹脂フィルムが好ましく、樹脂フィルムであれば特に限定されない。   As a base material, although a long plastic (resin) film, paper, a nonwoven fabric, etc. can be mentioned according to a use, a resin film is preferable and will not be specifically limited if it is a resin film.

具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等長尺のフィルム基材が用いることができる。また、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルムとして用いることも可能である。   Specifically, a homopolymer such as ethylene, polypropylene, butene or a polyolefin (PO) resin such as a copolymer or a copolymer, an amorphous polyolefin resin (APO) such as a cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), Polyester resins such as polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 12, copolymer nylon, polyvinyl alcohol (PVA) resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) Polyvinyl alcohol resins such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polysulfone (PS) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polycarbonate (PC) resin , Polyvini Butyrate (PVB) resin, polyarylate (PAR) resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP) A long film substrate such as a fluorine-based resin such as vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride (PVF), perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether-copolymer (EPA) can be used. . Moreover, what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, can also be used as a resin film.

これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。中でもゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などの市販品を好ましく使用することができる。   These materials can be used alone or in combination as appropriate. Among them, ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by JSR Corporation), polycarbonate film Pure Ace (manufactured by Teijin Limited), Konicatac of cellulose triacetate film Commercially available products such as KC4UX and KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.) can be preferably used.

また、上記に挙げた樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   The resin film listed above may be an unstretched film or a stretched film.

樹脂フィルムは、ロール状に巻き上げられた長尺品が有利である。樹脂フィルムの厚さは、得られる製品または中間媒体の用途によって異なるので一概には規定できないが、例えば、搬送、また、包装用途であるガスバリア性フィルム等、種々の用途から、3〜400μm、更には、10〜200μmが好ましく、中でも6〜30μmの範囲内とすることが好ましい。   The resin film is advantageously a long product wound up in a roll shape. The thickness of the resin film varies depending on the use of the product to be obtained or the intermediate medium, and thus cannot be defined unconditionally. For example, from various uses such as a gas barrier film that is used for transportation and packaging, 3 to 400 μm, Is preferably 10 to 200 μm, more preferably 6 to 30 μm.

以上、本発明のプラズマ放電処理装置により、これらの基材上に、例えば、前記セラミック膜、金属酸化物膜等からなる薄膜を形成し、ガスバリア性フィルム、反射防止フイルム等、また、透明導電性フィルム等の機能性薄膜を形成したフィルムを高品質、かつ効率よく得ることができ、またプラズマ放電処理による親水化処理、疎水化処理、また粗面化処理等、表面改質等についても本発明のプラズマ放電処理装置により高品位、かつ効率的に行うことができる。   As described above, the plasma discharge treatment apparatus of the present invention forms, for example, a thin film made of the ceramic film, metal oxide film, or the like on these substrates, and forms a gas barrier film, an antireflection film, or the like, or a transparent conductive material. A film on which a functional thin film such as a film is formed can be obtained with high quality and efficiency, and the present invention also includes surface modification, such as hydrophilization treatment, hydrophobization treatment, and roughening treatment by plasma discharge treatment. This plasma discharge treatment apparatus can be performed with high quality and efficiency.

次に、本発明の第一の目的を達成するもう一つの手段である、請求の範囲第7項〜10項に記載されたプラズマ放電処理装置について説明する。   Next, a plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10, which is another means for achieving the first object of the present invention, will be described.

本発明請求の範囲第7項〜第10項に記載されたプラズマ放電装置は、請求の範囲第1項〜6項に記載されたプラズマ放電処理装置と同様に、巻き出し工程から、薄膜形成工程(装置)または表面改質工程(装置)、更に、巻き取り工程(装置)と連続した全ての工程のなかで、巻き出し工程から、巻き取り工程までの基材の移送途中に薄膜形成面または表面改質面に接触するガイドローラが、必要なニップローラ等以外、特に、製膜工程中には存在しない。   The plasma discharge device described in claims 7 to 10 of the present invention is similar to the plasma discharge treatment device described in claims 1 to 6 from the unwinding step to the thin film forming step. (Equipment) or surface modification step (Equipment), and among all the steps that are continuous with the winding step (Equipment), the thin film forming surface or the surface during the transfer of the substrate from the unwinding step to the winding step There is no guide roller in contact with the surface modification surface other than the necessary nip roller or the like, particularly during the film forming process.

本発明において、薄膜形成とは、本発明に係わる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、乾式で基材上に薄膜を付ける(堆積させる)ことをいう。   In the present invention, thin film formation means that a thin film is deposited (deposited) on a substrate by a dry method using the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus according to the present invention.

図3には、特開2003−171770号に記載された従来のプラズマ放電処理装置の一例を示した。   FIG. 3 shows an example of a conventional plasma discharge processing apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-171770.

ここにおいては、元巻きロールから基材が巻き出される巻き出し工程、また巻き取り工程は図示されておらず、ガラス等の容器によって外気から遮断されたプラズマ放電処理工程が示されている。   Here, an unwinding process and a winding process in which the base material is unwound from the original winding roll are not shown, and a plasma discharge treatment process in which a container such as glass is shielded from the outside air is shown.

図3は、対向する二つのロール電極を用いて基材を往復させて処理するプラズマ放電処理工程を模式的に示した図である。巻き出し工程または元巻きロールから供給された基材Fは最初にニップローラ200を経て、ロール電極10Aに抱かれ密着して放電部100でプラズマ放電処理が施され、ついで、折り返しローラ(Uターンローラ)811A〜811Dを経てロール電極10Bに抱かれて密着して放電部100で二度目の処理が施される。反応ガスG、は反応ガス供給部30から供給され、処理後のガスG′はそれぞれ排出口40から排出される。処理された基材Fはロール電極10B上をその回転と共に移送され、ニップローラ210を経て、巻き取り工程に移送される。なお、80は電源であり、81、82は電圧供給手段である。   FIG. 3 is a diagram schematically showing a plasma discharge treatment process in which a substrate is reciprocated using two opposing roll electrodes. The substrate F supplied from the unwinding step or the original winding roll first passes through the nip roller 200, is held in close contact with the roll electrode 10A, is subjected to plasma discharge treatment in the discharge unit 100, and then turned back (U-turn roller). ) 811A to 811D are held in close contact with the roll electrode 10B, and a second treatment is performed in the discharge unit 100. The reactive gas G is supplied from the reactive gas supply unit 30, and the processed gas G ′ is discharged from the discharge port 40. The treated substrate F is transferred along with the rotation of the roll electrode 10B, and is transferred to the winding process via the nip roller 210. In addition, 80 is a power supply, 81 and 82 are voltage supply means.

上記のプラズマ放電処理工程は、基材を往復させて処理するロール電極対を有するプラズマ放電処理装置である。   The plasma discharge treatment process is a plasma discharge treatment apparatus having a pair of roll electrodes for reciprocating a substrate.

しかしながら、これらのプラズマ放電処理装置においては、基材上の製膜面、或いは基材の改質面が、プラズマ放電処理中において、ニップローラ200、210、また折り返しローラ(Uターンローラ)811A〜811D等、幾つものローラに接触することになる。また、その他、プラズマ放電処理後、巻き取り工程までにも、プラズマ放電処理工程を、外気から遮断するため等の理由から、幾つかのローラが存在する。   However, in these plasma discharge processing apparatuses, the film-forming surface on the base material or the modified surface of the base material has a nip roller 200, 210 or folding roller (U-turn roller) 811A to 811D during the plasma discharge processing. Etc., it will come into contact with several rollers. In addition, after the plasma discharge treatment, some rollers exist for the reason of shielding the plasma discharge treatment step from the outside air before the winding step.

本発明は、前記のプラズマ放電処理において、基材の製膜面及び表面改質面に接触するローラを、必要なものを除き、出来るだけ排除したプラズマ放電処理装置である。必要なローラとしては、前記200、210等のロール電極をバックローラとするニップローラのほか、図示されてはいないが、前記放電処理中に接触する折り返しローラ(Uターンローラ)等のローラはなくすことが好ましい。   The present invention is the plasma discharge processing apparatus in which, in the plasma discharge processing described above, the rollers that are in contact with the film forming surface and the surface modification surface of the base material are removed as much as possible except for necessary ones. Necessary rollers include a nip roller having a roll electrode such as 200 and 210 as a back roller, and a roller such as a turn-back roller (U-turn roller) that is not shown but is in contact with the discharge process. Is preferred.

以下、本発明の請求の範囲第7項〜第10項に係わるプラズマ放電処理装置の一例を図4に示す。   FIG. 4 shows an example of a plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10 of the present invention.

図4は、対向する二つのロール電極を用いて同じく基材を往復させて処理する本発明のプラズマ放電処理装置のプラズマ放電処理工程を模式的に示した概略図である。   FIG. 4 is a schematic view schematically showing a plasma discharge treatment step of the plasma discharge treatment apparatus of the present invention, which is similarly processed by reciprocating the substrate using two opposing roll electrodes.

巻き出し工程または元巻きロール(図示されていない)から供給される基材Fは、プラズマ放電処理工程に入った後、回転するロール電極10Aをバックアップローラとするニップローラ200を経て、回転するロール電極10Aに抱かれ、密着して移送され、放電部100においてプラズマ放電処理が施される。プラズマ放電処理が施されたのち、該放電部から、気体が吹き出し口より噴出することで連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置14からなる移送手段によって移送方向をかえられ、折り返されて、今度は、回転するロール電極10Bに抱かれ、密着して、再度、放電部100に移送され、放電部においてプラズマ放電処理が施される。   After the substrate F supplied from the unwinding step or the original winding roll (not shown) enters the plasma discharge treatment step, the substrate F rotates through the nip roller 200 using the rotating roll electrode 10A as a backup roller. 10A is held in close contact and transferred, and plasma discharge treatment is performed in the discharge unit 100. After the plasma discharge treatment is performed, the transfer direction is changed by the transfer means composed of the non-contact transfer device 14 that supports the continuously running web as the gas is ejected from the discharge port from the discharge portion, and is turned back. This time, it is held in close contact with the rotating roll electrode 10B, transferred again to the discharge part 100, and subjected to plasma discharge treatment in the discharge part.

反応ガスGは反応ガス供給部30から供給され、処理後のガスG′はそれぞれ排出口40から排出される。処理された基材Fは、ロール電極10B上をその回転と共に移送され、ニップローラ210を経て、方向を変えて移送され、処理室外の巻き取り工程に移送される。なお、80電源であり、81、82は電圧供給手段である。   The reactive gas G is supplied from the reactive gas supply unit 30, and the processed gas G ′ is discharged from the discharge port 40. The processed substrate F is transferred along with the rotation of the roll electrode 10B, is transferred in a different direction via the nip roller 210, and is transferred to a winding process outside the processing chamber. In addition, 80 power supplies, 81 and 82 are voltage supply means.

ここにおいて、前記の移送手段は、気体が吹き出し口より噴出することで連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置14からなり、これらの無接触搬送装置(フロータ)としては、例えば、断面が楕円、半楕円、楕円弧、半円、長円、円弧等の断面を持った筒形状態のロール状で、ローラ表面にSUS−304とアルミ等の半楕円断面構造エアー吐出部を有し、エアー吐出部にはSUS−304のワイヤが適宜のピッチで巻かれ、ローラの両端には固定軸部の付いたフランジが用意され、固定軸部の片側又は両方に圧縮空気供給用の穴を有するローラが挙げられる。その他の方法として、エアー吐出部をパンチングメタルで構成されたローラ等も挙げられる。   Here, the transfer means includes a non-contact conveyance device 14 that supports a web that continuously travels when gas is ejected from a blow-out port. As these non-contact conveyance devices (floaters), for example, a cross section Is a cylindrical roll having a cross section of an ellipse, semi-ellipse, elliptical arc, semicircle, ellipse, arc, etc., and has a semi-elliptical cross-section structure air discharge part such as SUS-304 and aluminum on the roller surface, A SUS-304 wire is wound around the air discharge section at an appropriate pitch, a flange with a fixed shaft portion is prepared at both ends of the roller, and a hole for supplying compressed air is provided on one side or both sides of the fixed shaft portion. For example, Laura. As another method, a roller having an air discharge portion made of a punching metal can be used.

この構造によって、空気を供給したとき、ウエブの浮上具合は、外周面に沿って平均になり、ローラ表面に接触することはない。   With this structure, when air is supplied, the degree of floating of the web is averaged along the outer peripheral surface and does not contact the roller surface.

ローラ内部に、ブロアーより空気が供給されることで、移送される基材を0.1kPa〜10kPaの微圧〜低圧の範囲で、圧力で浮上させ無接触で搬送する。供給される空気圧力値は浮上されるフィルムの質量や張力によって決まる。通常は張力に正比例して段階的に選定するが、フィルム張力をテンションメータによって測定して、これに従って、内部の圧力値を、供給する空気の圧力を調整して、ローラの表面と基材表面のギャップを制御する。これらのローラとして、例えばBellmatic製エアーターンバー等があり入手可能である。   By supplying air from the blower to the inside of the roller, the substrate to be transferred is floated by pressure within a range of 0.1 kPa to 10 kPa, and conveyed without contact. The supplied air pressure value is determined by the mass and tension of the film that is levitated. Normally, the film tension is selected stepwise in direct proportion to the tension, but the film tension is measured with a tension meter, and the internal pressure value and the pressure of the supplied air are adjusted accordingly. To control the gap. As these rollers, for example, an air turn bar made by Bellmatic is available.

これらの方法によれば、前記図3に示される従来のプラズマ放電処理装置におけるプラズマ放電処理中に、処理された基材の移送において通過する折り返しローラ(Uターンローラ)−いずれも基材の処理された表面に接触しつつ搬送が行われる−がなくなり、これを無接触搬送装置としたことで、基材上に形成された薄膜や、改質処理を受けた表面の押され故障、表面の傷を大幅に減少させることができる。   According to these methods, during the plasma discharge treatment in the conventional plasma discharge treatment apparatus shown in FIG. 3, the folding roller (U-turn roller) that passes in the transfer of the treated substrate—both of the substrate treatments The transfer is performed while contacting the surface that has been touched, and by making this a non-contact transfer device, the thin film formed on the substrate, the surface that has undergone the modification treatment, the failure of the surface, Scratches can be greatly reduced.

回転するロール電極10A、10Bは、導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。即ち、それぞれ導電性の金属質母材上に誘電体としてセラミックスを溶射、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものが好ましい。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度の被覆があればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。   The rotating roll electrodes 10A and 10B have a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material. That is, it is preferable that ceramics is thermally sprayed as a dielectric on a conductive metallic base material and sealed using an inorganic compound sealing material. The ceramic dielectric may be a single-walled coating with a thickness of about 1 mm. As the ceramic material used for thermal spraying, alumina, silicon nitride, or the like is preferably used. Among these, alumina is particularly preferable because it is easily processed. The dielectric layer may be a lining-processed dielectric provided with an inorganic material by lining.

導電性の金属質母材としては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、チタン金属またはチタン合金が特に好ましい。   Examples of the conductive metallic base material include titanium metal or titanium alloy, silver, platinum, stainless steel, aluminum, iron, etc., a composite material of iron and ceramics, or a composite material of aluminum and ceramics. However, titanium metal or titanium alloy is particularly preferable.

対向するロール電極間距離は、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   The distance between the opposing roll electrodes is the distance between the dielectric surfaces, and is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm from the viewpoint of uniform discharge.

また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。例えば、角筒型電極の金属質母材構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっていることが好ましい。   Further, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (water or silicon oil or the like) can be circulated. For example, it is preferable that the metallic base material structure of the rectangular tube type electrode is a metallic pipe, which becomes a jacket so that the temperature can be adjusted during discharge.

図4においては省略されているが、好ましい形態においては、放電部100において、基材は、90℃〜200℃、好ましくは、100℃〜150℃程度に保持された状態で、プラズマ放電処理を受けるため、予め放電部に入る前に、余熱ゾーンを設けることで、急激な温度上昇による基材の収縮等、変形を避けることが好ましい。従って、余熱ゾーンは、基材の移送の工程中、例えば、放電部100を有する放電処理室の直前等、充分に余熱を維持できる位置に付設されることが好ましい。   Although omitted in FIG. 4, in a preferred embodiment, in the discharge unit 100, the substrate is subjected to plasma discharge treatment while being maintained at 90 ° C. to 200 ° C., preferably about 100 ° C. to 150 ° C. Therefore, it is preferable to avoid deformation such as shrinkage of the base material due to a rapid temperature rise by providing a preheating zone before entering the discharge portion in advance. Therefore, the remaining heat zone is preferably provided at a position where the remaining heat can be sufficiently maintained during the process of transferring the substrate, for example, immediately before the discharge treatment chamber having the discharge unit 100.

余熱ゾーンにおいて基材を加熱するための加熱部材は、例えば、その両側をマイカでサンドイッチした板状の電気ヒーター又はセラミックヒーターやシーズヒータ等が好ましく用いられ、前記放電部の直前に基材を放射熱により加温できるよう、これと平行し、かつ直接接触しないように、一定の間隔(0,5mm〜5mm)をおいて取り付けられる。また、温度制御機構付きであることが好ましい。   As the heating member for heating the base material in the preheating zone, for example, a plate-shaped electric heater sandwiched with mica on both sides, a ceramic heater, a sheathed heater, or the like is preferably used, and the base material is radiated immediately before the discharge portion. In order to be able to be heated by heat, it is attached at a constant interval (0.5 mm to 5 mm) so as to be parallel to this and not to be in direct contact. Moreover, it is preferable to have a temperature control mechanism.

また、この余熱ゾーン(余熱部)において放電部における基材の温度になるべく近い温度するために、必要であれば、更に巻き出し軸にある元巻きロールを加熱してもよい。   Moreover, in order to make the temperature as close as possible to the temperature of the base material in the discharge part in this preheating zone (preheating part), if necessary, the original winding roll on the unwinding shaft may be further heated.

本発明の請求の範囲第7項〜第10項に記載の大気圧プラズマ放電処理装置においても、対向する電極間に印加する高周波電圧は、100kHzを越えた高周波電圧で、且つ、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、処理ガスを励起してプラズマを発生させる。Also in the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus according to claims 7 to 10 of the present invention, the high-frequency voltage applied between the opposing electrodes is a high-frequency voltage exceeding 100 kHz and 1 W / cm 2. The above power (power density) is supplied, and the processing gas is excited to generate plasma.

また、電極間に印加する高周波電圧の周波数の上限値は、好ましくは150MHz以下であり、より好ましくは15MHz以下である。また、高周波電圧の周波数の下限値としては、好ましくは200kHz以上、より好ましくは800kHz以上である。   Moreover, the upper limit of the frequency of the high frequency voltage applied between electrodes becomes like this. Preferably it is 150 MHz or less, More preferably, it is 15 MHz or less. Moreover, as a lower limit of the frequency of a high frequency voltage, Preferably it is 200 kHz or more, More preferably, it is 800 kHz or more.

また、電極間に供給する電力の上限値とは、好ましくは50W/cm2以下、より好ましくは20W/cm2以下である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2以上である。なお、放電面積(cm2)は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。Further, the upper limit value of the power supplied between the electrodes is preferably 50 W / cm 2 or less, more preferably 20 W / cm 2 or less. The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 or more. The discharge area (cm 2 ) refers to an area in a range where discharge occurs in the electrode.

高周波電源より印加電極に印加される電圧の値は適宜決定されるが、例えば、電圧が10V〜10kV/cm程度で、上記のように電源周波数は100kHzを越えて150MHz以下に調整される。   The value of the voltage applied to the application electrode from the high frequency power supply is appropriately determined. For example, the voltage is about 10 V to 10 kV / cm, and the power supply frequency is adjusted to over 100 kHz and 150 MHz or less as described above.

ここで電源の印加法に関しては、連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードとパルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モードのどちらを採用しても良いが連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られる。   As for the power supply method, either a continuous sine wave continuous oscillation mode called continuous mode or an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called pulse mode may be adopted. A denser and better quality film can be obtained.

請求の範囲7項〜第10項に記載の大気圧プラズマ放電処理装置においても、このような電圧を印加して、均一なグロー放電状態を保つことが出来る電極をプラズマ放電処理装置に採用する必要がある。   Also in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10, it is necessary to apply an electrode capable of maintaining a uniform glow discharge state by applying such a voltage to the plasma discharge processing apparatus. There is.

電極に電圧を印加する電源としては、特に限定はないが、神鋼電機製高周波電源(3kHz)、神鋼電機製高周波電源(5kHz)、神鋼電機製高周波電源(10kHz)、春日電機製高周波電源(15kHz)、神鋼電機製高周波電源(50kHz)、ハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)、パール工業製高周波電源(200kHz)、パール工業製高周波電源(800kHz)、パール工業製高周波電源(2MHz)、パール工業製製高周波電源(13.56MHz)、パール工業製高周波電源(27MHz)、パール工業製高周波電源(150MHz)等が前記同様、使用出来る。好ましくは、100kHz超〜150MHzの高周波電源であり、好ましくは、200kHz〜150MHzの高周波電源であり、特に好ましくは、800kHz〜15MHzのものである。   The power source for applying a voltage to the electrode is not particularly limited, but a high frequency power source (3 kHz) manufactured by Shinko Electric, a high frequency power source manufactured by Shinko Electric (5 kHz), a high frequency power source manufactured by Shinko Electric (10 kHz), and a high frequency power source manufactured by Kasuga Electric (15 kHz ), Shinko Electric High Frequency Power Supply (50 kHz), Heiden Institute Impulse High Frequency Power Supply (100 kHz in continuous mode), Pearl Industrial High Frequency Power Supply (200 kHz), Pearl Industrial High Frequency Power Supply (800 kHz), Pearl Industrial High Frequency Power Supply (2 MHz) A high frequency power source (13.56 MHz) manufactured by Pearl Industry, a high frequency power source (27 MHz) manufactured by Pearl Industry, a high frequency power source (150 MHz) manufactured by Pearl Industry, etc. can be used as described above. Preferably, it is a high frequency power source of more than 100 kHz to 150 MHz, preferably a high frequency power source of 200 kHz to 150 MHz, particularly preferably 800 kHz to 15 MHz.

請求の範囲第7項〜第10項に記載のプラズマ放電処理装置においては、基材上の薄膜形成された面、または改質された基材表面に接するローラは少ないほどよく、従って、ダンサーローラ等、搬送の張力を調整するローラの導入は、これにより別のローラ群の導入が必要となるので、改質された表面に接するローラとなる可能性があり、本発明においては用いないことが好ましい。   In the plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10, it is better that the number of rollers in contact with the surface on which the thin film is formed on the substrate or the surface of the modified substrate is smaller. For example, the introduction of a roller for adjusting the conveying tension requires the introduction of another group of rollers, which may result in a roller in contact with the modified surface, and may not be used in the present invention. preferable.

この為に、請求の範囲第7項〜第10項に記載のプラズマ放電処理装置においては、基材の巻き出し、巻き取りにおいて、ワインダ(巻き取り軸)、アンワインダ(巻き出し軸)を、直接トルク制御することが好ましい。   For this reason, in the plasma discharge treatment apparatus according to claims 7 to 10, the winder (winding shaft) and the unwinder (unwinding shaft) are directly connected in unwinding and winding the substrate. It is preferable to perform torque control.

ワインダ、アンワインダのトルク制御は、基材の搬送張力が一定とするように制御される。例えば、ワインダ(巻き取り軸)により巻き取られる基材の張力(テンション)は、好ましい張力として、50±10(N/m)の範囲、好ましくは略100±10(N/m)の範囲で一定となるよう制御される。   The torque control of the winder and unwinder is controlled so that the conveyance tension of the substrate is constant. For example, the tension of the substrate wound by the winder (winding shaft) is preferably in the range of 50 ± 10 (N / m), preferably in the range of about 100 ± 10 (N / m). It is controlled to be constant.

従って、巻き取り側に(交替するので、巻き取り軸または巻き出し軸、両方共に)は、テンションメータを、支持体側に、或いは両端部等に設置して、微少変位を測定してテンションを測定し、測定された情報を巻き取り軸のトルクにフィードフォワードすることで、張力が一定になるように制御する(フィードフォワード制御)。テンションメータとしては、非接触の張力計も好ましく、例えば、微圧〜低圧の範囲でブロアーより空気を供給したエアーターンバーを用いて空気圧力によりフィルムを浮上させ非接触で張力測定できるものを用いてもよい(例えば、Bellmatic製:非接触ウェブテンションメーター)。また、トルクモータの出力を張力換算して、テンションをコントロールしてもよい。   Therefore, a tension meter is installed on the support side or both ends, etc., on the take-up side (because it is alternated so that the take-up shaft or the unwind shaft is both), and the tension is measured by measuring a slight displacement. Then, the measured information is fed forward to the winding shaft torque so as to control the tension to be constant (feed forward control). As the tension meter, a non-contact tension meter is also preferable. For example, a tension meter that floats the film by air pressure using an air turn bar supplied with air from a blower in the range of fine pressure to low pressure and can measure tension without contact. (For example, manufactured by Bellmatic: non-contact web tension meter). Further, the tension may be controlled by converting the output of the torque motor into a tension.

ワインダ(巻き取り軸)におけるトルク制御は、いかなる方法を用いてもよいが、例えば、ワインダ回転をモータで駆動する場合、モータのトルク制御を、電圧の調整により行うことができる。   Any method may be used for torque control in the winder (winding shaft). For example, when the winder rotation is driven by a motor, the torque control of the motor can be performed by adjusting the voltage.

また、前記同様に、本発明に係わるプラズマ放電処理装置には、勿論、少なくとも1つ以上のEPCセンサ(エッジポジションコントロールセンサ)、また、蛇行修正を精度よく行うには、蛇行修正装置が使用されることが好ましい。   Similarly to the above, the plasma discharge processing apparatus according to the present invention, of course, uses at least one EPC sensor (edge position control sensor), and a meandering correction apparatus for accurately performing meandering correction. It is preferable.

また、基材が接触しつつその上を搬送される各ロール電極に接して前記同様のクリーニングローラが備えられていることも好ましい。   It is also preferable that a cleaning roller similar to the above is provided in contact with each roll electrode conveyed on the substrate while in contact therewith.

また、必ずしもクリーニングローラに拘らず、クリーニングブレードを用いたり、またこれを併用する等他の方式を用いてもよい。   In addition, other types such as a cleaning blade or a combination thereof may be used regardless of the cleaning roller.

以上の装置において、アンワインダ、ワインダの役割を逆転させ、基材の搬送方向を逆にして、前記表面処理された基材上に更に別の表面処理或いは薄膜形成等のプラズマ放電処理を行うことができる。この様に往復で、プラズマ放電処理を行うことができることも本装置の利点である。この為に、巻き出し、また巻き取り軸は、逆方向の回転が、切り替えて行えるギア構成とすることが好ましい。   In the above apparatus, it is possible to reverse the roles of the unwinder and the winder, reverse the direction of transport of the base material, and perform another surface treatment or plasma discharge treatment such as thin film formation on the surface-treated base material. it can. It is also an advantage of this apparatus that plasma discharge treatment can be performed in such a reciprocating manner. For this reason, it is preferable that the unwinding and winding shafts have a gear configuration in which the rotation in the reverse direction can be switched.

次に、プラズマ放電処理工程が、前記図4で表されるものと異なる、請求の範囲第7項〜第10項に記載されたプラズマ放電処理装置の別の一例を示す。   Next, another example of the plasma discharge treatment apparatus described in claims 7 to 10 in which the plasma discharge treatment step is different from that shown in FIG. 4 will be described.

図5で示されるプラズマ放電処理工程は、放電空間に異なる周波数の電界を2つ以上印加するもので、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳した電界を印加する。   The plasma discharge treatment step shown in FIG. 5 applies two or more electric fields having different frequencies to the discharge space, and applies an electric field obtained by superimposing the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field.

前記第1の高周波電界の周波数ω1より、前記第2の高周波電界の周波数ω2が高く、且つ、前記第1の高周波電界の強さV1と、前記第2の高周波電界の強さV2と、放電開始電界の強さIVとの関係が、
V1≧IV>V2
または V1>IV≧V2 を満たし、前記第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上である。
The frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, and the discharge The relationship with the starting electric field strength IV is
V1 ≧ IV> V2
Alternatively, V1> IV ≧ V2 is satisfied, and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.

この様な放電条件をとることにより、例えば窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持出来、高性能な薄膜形成を行うことが出来る。   By taking such a discharge condition, for example, a discharge gas having a high discharge start electric field strength such as nitrogen gas can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a high-performance thin film. I can do it.

上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることが出来る。   When the discharge gas is nitrogen gas according to the above measurement, the discharge start electric field intensity IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field intensity is By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.

ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることが出来る。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。   Here, the frequency of the first power source is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.

一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。   On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.

このような2つの電源から高周波電界を印加することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数および高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することが出来る。   The application of a high frequency electric field from such two power sources is necessary to start the discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high frequency electric field, and the high frequency of the second high frequency electric field. In addition, it is possible to increase the plasma density by a high power density and form a dense and high-quality thin film.

図5の大気圧プラズマ放電処理装置においても図4と同様に、巻き出し工程、巻き取り工程は図示していないが、ロール状の基材元巻きから繰り出され、放電処理工程に搬送された基材Fは、ニップローラ200を経て、回転するロール電極10Aに抱かれ、密着して移送され放電部100Aにおいて、プラズマ放電処理が施され(反応ガスGは、反応ガス供給部30Aから供給され、処理後のガスG′はそれぞれ排出口40Aから排出される。)たのち、該放電部100Aから、更に、気体が吹き出し口より噴出することで連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置14Aからなる移送手段に送られ、これにより、無接触でその曲面に沿って表面を搬送された後、再び、今度は、回転するロール電極10Bに抱かれ、これに密着、搬送されて、再び放電部100Aに移送され、放電部において2度目のプラズマ放電処理を受ける。   In the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus of FIG. 5 as well as FIG. 4, the unwinding process and the winding process are not shown, but the substrate unrolled from the roll base material winding and transported to the discharge treatment process is not shown. The material F passes through the nip roller 200, is held by the rotating roll electrode 10A, is transported in close contact, and is subjected to plasma discharge processing in the discharge unit 100A (reactive gas G is supplied from the reactive gas supply unit 30A and processed) The subsequent gas G ′ is discharged from the discharge port 40A.) After that, the non-contact transfer device 14A that supports the continuously running web by further discharging gas from the discharge port 100A from the discharge port. Is transferred to the transfer means, and thus the surface is transported along the curved surface without contact, and again, this time, it is held by the rotating roll electrode 10B and is in close contact with it. Is fed, are transferred again to the discharge section 100A, it receives the second time of the plasma discharge treatment in the discharge unit.

処理された基材Fは、ロール電極10B上をその回転と共に更に移送され、裏面をガイドローラ822Aに接して、搬送されたのち、次のロール電極10Cに抱かれて搬送され、ロール電極10C、10Dから構成される放電部100Bにおいて、反応ガス供給部30B、処理後のガス排出口40B等同様であるが、一度、プラズマ放電処理を受けた後、更に、無接触搬送装置14Bにより、移送方向を折り返され、ロール電極10Dと共に、放電部100Bに再び移送され、往復で、プラズマ放電処理を受ける。   The treated base material F is further transferred along with its rotation on the roll electrode 10B, and the back surface thereof is brought into contact with the guide roller 822A and conveyed, and is then held and conveyed by the next roll electrode 10C. In the discharge unit 100B composed of 10D, the reaction gas supply unit 30B, the processed gas discharge port 40B, and the like are the same. However, after the plasma discharge process is performed once, the non-contact transfer device 14B further performs the transfer direction. Is returned to the discharge unit 100B together with the roll electrode 10D, and undergoes a plasma discharge treatment in a reciprocating manner.

以下同様に、図5の例においては、ガイドローラ822Bに接して移送され、ロール電極10E、10F、反応ガス供給部30C、処理後のガス排出口40C、から形成される放電部100Cにおいて、同様に、無接触搬送装置14Cにより往復でプラズマ放電処理を受ける。   Similarly, in the example of FIG. 5, the same applies to the discharge unit 100 </ b> C that is transported in contact with the guide roller 822 </ b> B and formed from the roll electrodes 10 </ b> E and 10 </ b> F, the reactive gas supply unit 30 </ b> C, and the treated gas discharge port 40 </ b> C. In addition, the plasma discharge treatment is reciprocated by the contactless conveyance device 14C.

この後、処理後の基材Fは、回転するロール電極10Fをバックアップローラとするニップローラ210を通過して、プラズマ放電処理工程を外部と隔てる処理室から必要なニップローラを介して、巻き取り工程に移送され、ワインダにより巻き取られる。   Thereafter, the processed base material F passes through a nip roller 210 having a rotating roll electrode 10F as a backup roller, and then passes through a processing chamber separating the plasma discharge processing process from the outside to a winding process through a necessary nip roller. It is transported and wound up by a winder.

尚、前記同様に、ロール電極10A、10B、10C、10Dは導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。   As described above, the roll electrodes 10A, 10B, 10C, and 10D have a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material.

対向するロール電極間距離についても、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   The distance between the opposing roll electrodes is also preferably a distance between dielectric surfaces of 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm, from the viewpoint of uniform discharge.

また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっており、放電中の温度調節が行えるようになっていることが好ましく、これも同様である。   In addition, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated, It is preferable to be able to adjust the temperature during discharge, and this is also the same.

図5におけるプラズマ放電装置は、各ロール電極間に形成される放電部100A〜100Cにおいて、基材Fを、それぞれ往復でプラズマ放電処理して薄膜の形成或いは表面改質処理を行うものである。   The plasma discharge device in FIG. 5 performs a thin film formation or a surface modification process by performing plasma discharge processing on the base material F in a reciprocating manner in the discharge portions 100A to 100C formed between the roll electrodes.

例えば、ロール電極10Aと10B、また10Cと10D等対向するロール電極間に形成された放電空間100A〜100Cにおいて、例えばロール電極10Aには第1電源91から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また対向するロール電極10Bには第2電源92から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   For example, in discharge spaces 100A to 100C formed between facing roll electrodes such as roll electrodes 10A and 10B and 10C and 10D, for example, the roll electrode 10A is supplied with frequency ω1, electric field strength V1, current I1 from the first power supply 91. A first high-frequency electric field is applied to the opposite roll electrode 10B from the second power source 92, and a second high-frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 is applied.

ロール電極10C、および10Dに、またロール電極10E、および10F間にも、ロール電極10C、10Eには第1電源91から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また対向するロール電極10D、また、10Fには第2電源92から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   The roll electrodes 10C and 10D and the roll electrodes 10E and 10F are also opposed to the roll electrodes 10C and 10F from the first power source 91 by the first high-frequency electric field having the frequency ω1, the electric field strength V1, and the current I1. A second high frequency electric field having a frequency ω2, an electric field strength V2, and a current I2 is applied from the second power source 92 to the roll electrode 10D and 10F.

ロール電極10A(第1電極)と第1電源91との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ93は第1電源91から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源92からの電流をアースして、第2電源92から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、対向するロール電極10B(第2電極)と第2電源92との間には、第2フィルタ94が設置されており、第2フィルター94は、第2電源92から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源91からの電流をアースして、第1電源91から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 43 is provided between the roll electrode 10A (first electrode) and the first power supply 91, and the first filter 93 facilitates the passage of current from the first power supply 91 to the first electrode. It is designed to ground the current from the second power source 92 and make it difficult to pass the current from the second power source 92 to the first power source. In addition, a second filter 94 is installed between the opposing roll electrode 10B (second electrode) and the second power source 92, and the second filter 94 has a current from the second power source 92 to the second electrode. Is designed to make it difficult to pass the current from the first power supply 91 to the second power supply.

また、ロール電極10C、および10Dに、またロール電極10E、および10F間にも同様に、ロール電極10C、またロール電極10Eを第1の電極とし、ロール電極10D、およびロール電極10Fを第2の電極として、同様に、第1の電極には、第1電源91およびフィルタ93が、また、第2の電極には第2電源92、およびフィルタ94が接続され、同様に動作する。   Similarly, between the roll electrodes 10C and 10D and between the roll electrodes 10E and 10F, the roll electrode 10C and the roll electrode 10E are used as the first electrode, and the roll electrode 10D and the roll electrode 10F are used as the second electrode. Similarly, as the electrodes, the first power source 91 and the filter 93 are connected to the first electrode, and the second power source 92 and the filter 94 are connected to the second electrode.

なお、本発明においては、ロール電極10A、10C、10Eをそれぞれ第2電極、また対向するロール電極10B、10D、10Fを第1電極としてもよい。いずれにしても第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。   In the present invention, the roll electrodes 10A, 10C, and 10E may be the second electrodes, and the opposing roll electrodes 10B, 10D, and 10F may be the first electrodes. In any case, the first power source is connected to the first electrode, and the second power source is connected to the second electrode. The first power source preferably applies a higher high-frequency electric field strength (V1> V2) than the second power source. Further, the frequency has the ability to satisfy ω1 <ω2.

また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。The current is preferably I1 <I2. Current I1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . Furthermore, current I2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .

ガス発生装置(図示されていない)で発生させた薄膜形成ガスGは、不図示のガス流量調整手段により流量を制御して、それぞれ反応ガス供給部30A、30B、30Cより放電部100A〜Cに導入される。   A thin film forming gas G generated by a gas generator (not shown) is controlled in flow rate by a gas flow rate adjusting unit (not shown), and is supplied to the discharge units 100A to 100C from the reaction gas supply units 30A, 30B, and 30C, respectively. be introduced.

基材の移送中に、対向した二つの回転するロール電極間に、電界をかけ、電極間(放電空間)で放電プラズマを発生させる。基材Fは各ロール電極に裏面を接触したまま巻き回され、プラズマ状態のガスに接触し薄膜を形成する。   During the transfer of the substrate, an electric field is applied between the two rotating roll electrodes facing each other, and discharge plasma is generated between the electrodes (discharge space). The base material F is wound while the back surface is in contact with each roll electrode, and comes into contact with the plasma state gas to form a thin film.

放電処理済みの処理排ガスは排出口40A〜40Cにおいてそれぞれ排出される。   The treated exhaust gas after the discharge treatment is discharged at the discharge ports 40A to 40C, respectively.

前記装置においてプラズマ放電処理された基材は、プラズマ放電処理中、前記無接触搬送装置により処理された基材の表面を接触させることなく搬送され、ロール電極10Fをバックローラとしたニップローラ210を介して巻き取り工程に送られる。   The substrate subjected to the plasma discharge treatment in the apparatus is conveyed without contacting the surface of the substrate treated by the non-contact conveyance device during the plasma discharge treatment, and is passed through the nip roller 210 using the roll electrode 10F as a back roller. And sent to the winding process.

なお、図5の装置においては、3対のロール電極が配置されているが、2対でも、またこれ以上の複数対設置しても構わない。   In the apparatus shown in FIG. 5, three pairs of roll electrodes are arranged, but two pairs or more than two pairs may be installed.

プラズマ放電処理中、各ロール電極を加熱または冷却するために、電極温度調節手段で温度を調節した媒体を、送液ポンプ等により配管を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節することが好ましい。   During plasma discharge treatment, in order to heat or cool each roll electrode, a medium whose temperature is adjusted by an electrode temperature adjusting means is sent to both electrodes via piping by a liquid feed pump or the like, and the temperature can be adjusted from the inside of the electrode. preferable.

各ロール電極は前記同様、導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。誘電体、また金属母体等についても前記同様である。また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっていることが好ましい。   Each roll electrode has a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material as described above. The same applies to the dielectric and the metal matrix. Moreover, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated. Is preferred.

また、図6に、回転するロール電極と、該ロール電極に対向する角筒型電極を有し、該電極間に周波数の異なる第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳し印加する、図5で示したプラズマ放電処理工程を有する装置とは異なる、請求の範囲第7項〜第10項に係わるプラズマ放電処理装置の一例を示す。   In addition, FIG. 6 includes a rotating roll electrode and a rectangular tube electrode facing the roll electrode, and a first high frequency electric field and a second high frequency electric field having different frequencies are superimposed and applied between the electrodes. FIG. 6 shows an example of a plasma discharge treatment apparatus according to claims 7 to 10, which is different from the apparatus having the plasma discharge treatment step shown in FIG.

図6で示される大気圧プラズマ放電処理装置においても、図5と同様に、巻き出し工程、巻き取り工程は図示していない。ロール状の基材元巻きから繰り出された基材Fは、無接触搬送装置(フロータ)14Aを介し、ニップローラ200、仕切板220を経て放電処理室31に入り、回転するロール電極10Aに抱かれ、密着して移送され、対向する角筒型電極10aとの間に形成される放電部100Aにおいて、プラズマ放電処理が施され(反応ガスGは、反応ガス供給部30Aから供給され、処理後のガスG′はそれぞれ排出口40Aから排出される。)る。そののち、ニップローラ210、仕切板230を経て放電処理室から一旦出た後、処理面が反転ローラと接触しないよう、別の無接触搬送装置(フロータ)14Bにより搬送方向を逆転され、再び、同様の放電処理室に入り、連続して処理を受ける。この装置では、回転するロール電極と、各ロール電極に対向する三つの角筒型電極から構成される放電処理室31が3つ連続したプラズマ放電処理装置を示している。勿論、角筒型電極は、各放電処理室に一つでも、また更に多数配置されていてもよい。   Also in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus shown in FIG. 6, the unwinding process and the winding process are not shown in the same manner as in FIG. The base material F fed out from the roll-shaped base material original winding enters the discharge processing chamber 31 via the nip roller 200 and the partition plate 220 via the non-contact conveyance device (floater) 14A, and is held by the rotating roll electrode 10A. In the discharge section 100A formed between the square tube electrode 10a that is transferred in close contact with each other, plasma discharge treatment is performed (the reaction gas G is supplied from the reaction gas supply section 30A, The gas G ′ is discharged from the discharge port 40A). After that, after exiting the discharge processing chamber through the nip roller 210 and the partition plate 230, the transport direction is reversed by another non-contact transport device (floater) 14B so that the processing surface does not come into contact with the reversing roller. Enter the discharge treatment chamber and receive the treatment continuously. This apparatus shows a plasma discharge processing apparatus in which three discharge processing chambers 31 each including a rotating roll electrode and three rectangular tube-shaped electrodes facing each roll electrode are continuous. Of course, one or more square tube electrodes may be arranged in each discharge treatment chamber.

いずれにしても、気体が吹き出し口より噴出することで連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置14A〜14Dにより、プラズマ放電処理を受けた面は無接触でその曲面に沿って表面を搬送されつつ、この例では3つの放電処理室にてプラズマ放電処理を受ける。   In any case, the non-contact conveying devices 14A to 14D that support the continuously running web by the gas being blown out from the blow-out port make the surface subjected to the plasma discharge treatment non-contact along the curved surface. In this example, plasma discharge processing is performed in three discharge processing chambers while being conveyed.

最後の無接触搬送装置(フロータ)を介して、放電処理面は無接触で、処理後の基材Fは、巻き取り工程に移送され、ワインダにより巻き取られる。   Via the last non-contact conveyance device (floater), the discharge treatment surface is non-contact, and the treated substrate F is transferred to a winding process and wound by a winder.

また、この装置においては、無接触搬送装置は、プラズマ放電処理の直前に設けられており、プラズマ放電処理による急激な温度上昇による基材の収縮等、変形を避けるための余熱手段としても使用することが出来る。   Further, in this apparatus, the non-contact transfer device is provided immediately before the plasma discharge treatment, and is also used as a preheating means for avoiding deformation such as shrinkage of the base material due to a rapid temperature rise by the plasma discharge treatment. I can do it.

尚、図6に示された、ロール電極10A、10B、10C、また角筒型電極についても、前記同様に、導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。   Note that the roll electrodes 10A, 10B, 10C and the rectangular tube type electrode shown in FIG. 6 also have a structure in which a dielectric is coated on a conductive metallic base material, as described above.

対向するロール電極と角筒型電極間の距離についても、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   The distance between the facing roll electrode and the rectangular tube type electrode is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm from the viewpoint of performing uniform discharge as the distance between the dielectric surfaces.

固定電極(この場合角筒型電極)の数は、ここでは円筒電極の円周上に沿って3つ配置されているが、1本でもまた複数本設置しても構わない。電極の放電面積は回転するロール電極に対向している全ての固定電極のロール電極に対向する面の面積の和で表される。複数本設置することで放電面積を大きくすることが出来る。   Here, three fixed electrodes (in this case, rectangular tube electrodes) are arranged along the circumference of the cylindrical electrode, but one or more may be provided. The discharge area of the electrode is represented by the sum of the areas of the surfaces of all the fixed electrodes facing the rotating roll electrode facing the roll electrode. The discharge area can be increased by installing a plurality.

また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっており、放電中の温度調節が行えるようになっていることが好ましく、これも同様である。   In addition, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated, It is preferable to be able to adjust the temperature during discharge, and this is also the same.

図6におけるプラズマ放電装置は、各ロール電極、角筒型電極間に形成される放電部100A〜100Cにおいて、基材Fを、プラズマ放電処理して薄膜の形成或いは表面改質処理を行うものである。   The plasma discharge apparatus in FIG. 6 performs a plasma discharge process on the base material F to perform a thin film formation or a surface modification process in the discharge portions 100A to 100C formed between the roll electrodes and the rectangular tube type electrodes. is there.

各ロール電極を第1電極、また角筒型電極を第2電極として、ロール電極10Aと角筒型電極10a間に、例えばロール電極10Aには第1電源91から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また対向する角筒型電極10aには第2電源92から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   Each roll electrode is a first electrode, and a square tube electrode is a second electrode. Between the roll electrode 10A and the square tube electrode 10a, for example, the roll electrode 10A is supplied with frequency ω1, electric field strength V1, current from the first power source 91. A first high-frequency electric field of I1 is applied, and a second high-frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 is applied from the second power source 92 to the opposing rectangular tube electrode 10a.

ロール電極10A(第1電極)と第1電源91との間には、第1フィルタ93が設置されており、第1フィルタ93は第1電源91から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源92からの電流をアースして、第2電源92から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、対向する角筒型電極10a(第2電極)と第2電源92との間には、第2フィルタ94が設置されており、第2フィルター94は、第2電源92から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源91からの電流をアースして、第1電源91から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 93 is installed between the roll electrode 10A (first electrode) and the first power source 91, and the first filter 93 facilitates the passage of current from the first power source 91 to the first electrode. It is designed to ground the current from the second power source 92 and make it difficult to pass the current from the second power source 92 to the first power source. Further, a second filter 94 is installed between the opposing rectangular tube electrode 10a (second electrode) and the second power source 92, and the second filter 94 is connected from the second power source 92 to the second electrode. It is designed so that the current from the first power supply 91 is grounded and the current from the first power supply 91 to the second power supply is difficult to pass.

また、ロール電極10B、および角筒型電極10bに、またロール電極10C、および10c間にも同様に、ロール電極10B、またロール電極10Cを第1の電極とし、角筒型電極10b、および10cを第2の電極として、同様に、第1電源91およびフィルタ93が、また、第2の電極には第2電源92、およびフィルタ94が接続され、同様に動作する。   Similarly, between the roll electrode 10B and the rectangular tube electrode 10b, and between the roll electrodes 10C and 10c, the roll electrode 10B and the roll electrode 10C are the first electrodes, and the rectangular tube electrodes 10b and 10c. Similarly, the first power source 91 and the filter 93 are connected to the second electrode, and the second power source 92 and the filter 94 are connected to the second electrode.

また、第1電極、第2電極をそれぞれ角筒型電極、回転するロール電極としてもよいこと等、図5の場合と同様である。いずれにしても第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続され、第1電源は第2電源より高い高周波電界強度を有する(V1>V2)こと、また、電流はI1<I2となることが好ましいこと、また、好ましい第1また第2の高周波電界の電流値、等図5における場合と同様である。   Further, the first electrode and the second electrode may be a square tube electrode and a rotating roll electrode, respectively, as in the case of FIG. In any case, the first power source is connected to the first electrode, the second power source is connected to the second electrode, and the first power source has higher high-frequency electric field strength than the second power source (V1> V2), The current is preferably I1 <I2, and the current value of the first and second high frequency electric fields is the same as in FIG.

図5および図6における様な大気圧プラズマ放電処理装置に設置する二つの高周波電源としては、第1電源(高周波電源)として、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
As two high-frequency power sources installed in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus as shown in FIGS. 5 and 6, as a first power source (high-frequency power source),
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl industry 400kHz CF-2000-400k etc. can be mentioned, and all can be used.

また、第2電源(高周波電源)として、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
In addition, as the second power source (high frequency power source)
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150 MHz CF-2000-150M and the like can be mentioned, and any of them can be preferably used.

なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。   Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.

本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.

本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極間において放電が起こる範囲の面積のことを指す。In the present invention, the electric power applied between the electrodes facing each other supplies power (power density) of 1 W / cm 2 or more to the second electrode (second high-frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to the area in which discharge occurs between the electrodes.

また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. I can do it. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .

高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。   The waveform of the high frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.

本発明においては、図示していないが、図4、或いは図5に示されるようなプラズマ放電処理工程を外部から遮断するための格納容器や、図6における放電処理室を構成する格納容器は、パイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行って絶縁性をとってもよい。図4、または5において、プラズマ放電処理工程は、両電極の両側面(基材面近くまで)も含め上記のような材質の物で覆うことが好ましい。   In the present invention, although not shown, a storage container for blocking the plasma discharge processing step as shown in FIG. 4 or 5 from the outside, and a storage container constituting the discharge processing chamber in FIG. Pyrex (registered trademark) glass processing containers and the like are preferably used, but it is also possible to use metal if insulation from the electrodes can be obtained. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be subjected to ceramic spraying to obtain insulation. In FIG. 4 or 5, it is preferable that the plasma discharge treatment step is covered with an object made of the material as described above, including both side surfaces (up to the vicinity of the substrate surface) of both electrodes.

図5、また、図6で示されるプラズマ放電処理工程を有する装置については、各電源から供給される電位をそれぞれのロール電極、また角筒型電極に独立に印加できるものとし、それぞれの放電空間に、それぞれ異なった混合ガスの供給口、排気口を設けるように設定すれば、異なった条件での薄膜形成、また表面改質処理を、同一の処理容器の中で連続して行う事が出来る。また、基材の搬送方向を変えても、処理が可能であり、往復で薄膜形成または表面改質処理を行うことで複数の膜の積層、或いは処理が順次行える。   In the apparatus having the plasma discharge treatment step shown in FIG. 5 and FIG. 6, it is assumed that the potential supplied from each power source can be independently applied to each roll electrode or square tube electrode, and each discharge space is provided. In addition, if different mixed gas supply ports and exhaust ports are provided, thin film formation under different conditions and surface modification treatment can be performed continuously in the same processing vessel. . In addition, the processing can be performed even if the conveyance direction of the substrate is changed, and a plurality of films can be stacked or processed sequentially by performing a thin film formation or a surface modification process in a reciprocating manner.

この様に、請求の範囲第7項〜第10項に係わる本発明のプラズマ放電処理装置、すなわち、基材Fを元巻きから巻き出す巻き出し工程、巻き出しから搬送してプラズマ放電処理工程に導入する迄の移送工程、図4、図5或いは図6で示されるプラズマ放電処理工程、そして処理された基材を前記プラズマ放電処理工程から巻き取り工程に連続して搬送する工程、巻き取り工程からなるプラズマ放電処理装置においては、プラズマ放電処理工程中に、基材の処理された表面に接触するガイドローラは除かれてプラズマ放電処理工程において必要なニップローラ、その他、巻き出し工程からプラズマ放電処理工程へのウエブの移送に伴う空気の遮断の為に用いられるニップローラ、また巻き取り工程への基材の移送にともなう同様のローラ(あるとすれば)等、最低限必要なローラが接するのみであり、基材表面のガイドローラ等への接触による故障を減少させることが可能である。   Thus, the plasma discharge treatment apparatus of the present invention according to claims 7 to 10, that is, the unwinding step of unwinding the base material F from the original winding, and the plasma discharge treatment step by conveying from the unwinding. Transfer step until introduction, plasma discharge treatment step shown in FIG. 4, FIG. 5 or FIG. 6, and step of continuously conveying the treated substrate from the plasma discharge treatment step to the winding step, winding step In the plasma discharge treatment apparatus, the guide roller that contacts the treated surface of the base material is removed during the plasma discharge treatment step, and the nip roller necessary for the plasma discharge treatment step, and other plasma discharge treatment from the unwinding step. A nip roller used to block air accompanying the transfer of the web to the process, and a similar roller (a And by any) etc., is only the minimum required roller contact, it is possible to reduce failure due to contact of the guide roller or the like of the substrate surface.

従って、前述のように、ダンサーローラ等による張力制御は、好ましくなく、前記のようなテンションメータによる測定から、直接のワインダ(巻き取り軸)のトルク制御がされることが好ましい。   Therefore, as described above, the tension control by the dancer roller or the like is not preferable, and it is preferable that the torque control of the winder (winding shaft) is directly performed from the measurement by the tension meter as described above.

請求の範囲第7項〜第10項に係わるプラズマ放電処理装置において用いられる混合ガスとしては、請求の範囲第7項〜第10項に係わるプラズマ放電処理装置において用いられる混合ガスと同様に、薄膜形成、表面改質処理等、目的により種々のものが用いられる。   As the mixed gas used in the plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10, the thin film is the same as the mixed gas used in the plasma discharge processing apparatus according to claims 7 to 10. Various materials are used depending on purposes such as formation and surface modification treatment.

プラズマ放電処理においては、主としてプラズマ状態になりやすい放電ガス、および反応性ガス(原料ガス)を混合して、プラズマ放電発生装置(放電部)に送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。   In the plasma discharge treatment, a discharge gas that tends to be in a plasma state and a reactive gas (raw material gas) are mixed and sent to a plasma discharge generator (discharge unit). As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.

上記放電ガスと様々な反応性ガスを混合し、例えば薄膜形成に必要な原料ガスを混合して、これをプラズマ放電装置に供給することで、薄膜形成を行い、また、表面改質を行うことができる。   Mixing the above-mentioned discharge gas and various reactive gases, for example, mixing raw material gas necessary for thin film formation, and supplying this to the plasma discharge device, thin film formation and surface modification Can do.

放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。   The ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, but the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.

例えば、セラミック材料膜の製造においては、原料(原材料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)等その組成を作り分けることができる。   For example, in the production of ceramic material films, metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metals, etc. are selected by selecting conditions such as organometallic compounds, decomposition gases, decomposition temperatures, and input power as raw materials (also referred to as raw materials) The composition of sulfides, metal halides, and mixtures thereof (metal oxynitrides, metal oxide halides, metal nitride carbides, etc.) can be made differently.

例えば、反応性ガスに、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、亜鉛化合物を原料化合物として用い、分解ガスに二硫化炭素を用いれば、硫化亜鉛が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。   For example, when a silicon compound is used as a reactive gas as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Moreover, if a zinc compound is used as a raw material compound and carbon disulfide is used as the cracking gas, zinc sulfide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.

また、このような原料化合物としては、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよい。   Moreover, such a raw material compound may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use it with a solvent.

このような原料化合物としては有機金属化合物が好ましく、得ようとする、例えば、酸化珪素、酸化チタン等のセラミック材料膜の種類に応じて、原料化合物を選択する。   Such a raw material compound is preferably an organometallic compound, and the raw material compound is selected according to the type of ceramic material film to be obtained, such as silicon oxide or titanium oxide.

ケイ素化合物としては、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン等、シラン、アルコキシシラン類等が、チタン化合物としては、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド等が、アルミニウム化合物としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド等が、
ジルコニウムn−プロポキシド等のジルコニウム化合物、その他、ジボラン、テトラボラン等、硼素化合物、テトラエチル錫、テトラメチル錫等、錫化合物、また、アンチモン、亜鉛等のその他の有機金属化合物などが挙げられる。
Examples of silicon compounds include silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, dimethyldimethoxysilane, silane, alkoxysilanes, etc., and examples of titanium compounds include titanium methoxide, titanium ethoxide. , Titanium isopropoxide, etc., and aluminum compounds include aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide,
Zirconium compounds such as zirconium n-propoxide, other diborane, tetraborane, etc., boron compounds, tetraethyltin, tetramethyltin, etc., tin compounds, and other organometallic compounds such as antimony, zinc, etc.

また、反応性ガス中に、これらの金属を含む原料ガスを分解して無機化合物を得るための分解ガスとして、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどを混合することが出来る。   Moreover, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia as a decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals into a reactive gas to obtain an inorganic compound Gas, nitrous oxide gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, chlorine gas, etc. I can do it.

金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物を得ることができる。   Various metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal halides, and metal sulfides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.

上記放電ガスと反応性ガスを混合し、薄膜形成(混合)ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行うことができる。   A film can be formed by mixing the discharge gas and the reactive gas and supplying the mixture as a thin film forming (mixed) gas to a plasma discharge generator (plasma generator).

例えば、反応性ガスとしてアルコキシシラン、例えば、TEOS(テトラエトキシシラン)を用いることで酸化珪素膜を得ることが出来、分解ガス、また、そのプラズマ放電条件等により、種々の組成、性質を有する酸化珪素薄膜が得られる。   For example, a silicon oxide film can be obtained by using alkoxysilane, for example, TEOS (tetraethoxysilane) as a reactive gas. Depending on the decomposition gas and its plasma discharge conditions, oxidation having various compositions and properties can be obtained. A silicon thin film is obtained.

また、金属化合物を用いずに、例えば、反応性ガスとして、酸素ガス等の分解ガスを用いてこれを放電ガスと共に用いることで、基材表面改質処理が、また有機フッ素化合物、中でもフッ素原子を有するシラン化合物等を用いて、基材表面の疎水化等の表面改質処理も行うことができる。   Further, without using a metal compound, for example, by using a decomposition gas such as oxygen gas as a reactive gas together with a discharge gas, the substrate surface modification treatment can be performed, and an organic fluorine compound, particularly a fluorine atom Surface modification treatment such as hydrophobization of the substrate surface can also be performed using a silane compound or the like containing

また、薄膜形成ガス中に有機化合物を含有させ、基材上でプラズマ重合することでポリマー薄膜の形成も可能である。   Further, it is possible to form a polymer thin film by containing an organic compound in the thin film forming gas and performing plasma polymerization on the substrate.

薄膜形成ガス中含有させるプラズマ重合の原料成分となる有機化合物としては、(メタ)アクリル化合物、エポキシ化合物、またはオキセタン化合物のモノマーまたはオリゴマー等公知の有機化合物を用いることができる
本発明に係るプラズマ放電処理装置によって処理される基材の材質は、特に限定はないが、基材上に形成する薄膜、或いは表面改質処理等、目的とする用途によって選択される。例えば、有機EL素子等の透明基板とするために樹脂フィルム上にガスバリア層を形成する場合、樹脂フィルムは透明であることが好ましい。
As the organic compound that is a raw material component of plasma polymerization to be contained in the thin film forming gas, a known organic compound such as a monomer or oligomer of a (meth) acrylic compound, an epoxy compound, or an oxetane compound can be used. Plasma discharge according to the present invention The material of the substrate to be processed by the processing apparatus is not particularly limited, but is selected depending on the intended use such as a thin film formed on the substrate or a surface modification treatment. For example, when a gas barrier layer is formed on a resin film in order to form a transparent substrate such as an organic EL element, the resin film is preferably transparent.

基材としては、用途に応じて、長尺のプラスチック(樹脂)フィルム、紙、不織布等を挙げることができるが、樹脂フィルムが好ましく、樹脂フィルムであれば特に限定されない。   As a base material, although a long plastic (resin) film, paper, a nonwoven fabric, etc. can be mentioned according to a use, a resin film is preferable and will not be specifically limited if it is a resin film.

具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等長尺のフィルム基材が用いることができる。また、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルムとして用いることも可能である。   Specifically, a homopolymer such as ethylene, polypropylene, butene or a polyolefin (PO) resin such as a copolymer or a copolymer, an amorphous polyolefin resin (APO) such as a cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), Polyester resins such as polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 12, copolymer nylon, polyvinyl alcohol (PVA) resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) Polyvinyl alcohol resins such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polysulfone (PS) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polycarbonate (PC) resin , Polyvini Butyrate (PVB) resin, polyarylate (PAR) resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP) A long film substrate such as a fluorine-based resin such as vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride (PVF), perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether-copolymer (EPA) can be used. . Moreover, what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, can also be used as a resin film.

これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。中でもゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などの市販品を好ましく使用することができる。   These materials can be used alone or in combination as appropriate. Among them, ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by JSR Corporation), polycarbonate film Pure Ace (manufactured by Teijin Limited), Konicatac of cellulose triacetate film Commercially available products such as KC4UX and KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.) can be preferably used.

また、上記に挙げた樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   The resin film listed above may be an unstretched film or a stretched film.

樹脂フィルムは、ロール状に巻き上げられた長尺品(5m〜3000m)が有利である。樹脂フィルムの厚さは、得られる製品または中間媒体の用途によって異なるので一概には規定できないが、例えば、搬送、また、包装用途であるガスバリア性フィルム等、種々の用途から、3〜400μm、更には、10〜200μmが好ましく、中でも50〜150μmの範囲内とすることが好ましい。   The resin film is advantageously a long product (5 m to 3000 m) wound up in a roll shape. The thickness of the resin film varies depending on the use of the product to be obtained or the intermediate medium, and thus cannot be defined unconditionally. For example, from various uses such as a gas barrier film that is used for transportation and packaging, 3 to 400 μm, Is preferably 10 to 200 μm, more preferably 50 to 150 μm.

以上、請求の範囲7項〜第10項に係わる本発明のプラズマ放電処理装置により、これらの基材上に、例えば、前記セラミック膜、金属酸化物膜等からなる薄膜を形成し、ガスバリア性フィルム、反射防止フイルム等、また、透明導電性フィルム等の機能性薄膜を形成したフィルムを高品質、かつ効率よく得ることができ、またプラズマ放電処理による親水化処理、疎水化処理、また粗面化処理等、表面改質等についても本発明のプラズマ放電処理装置により高品位、かつ効率的に行うことができる。   As described above, by using the plasma discharge treatment apparatus according to the present invention according to claims 7 to 10, a thin film made of, for example, the ceramic film, the metal oxide film or the like is formed on these substrates, and a gas barrier film , Anti-reflection films, etc., and films with functional thin films such as transparent conductive films can be obtained with high quality and efficiency. Hydrophilic treatment, hydrophobic treatment, and roughening by plasma discharge treatment Processing and surface modification can also be performed with high quality and efficiency by the plasma discharge processing apparatus of the present invention.

次に、本発明の第二の目的を達成する手段である、プラズマ放電処理によって基材上にガスバリア性薄膜を形成し、ガスバリア性フィルムを製造する際に、特にひび割れ故障が大幅に低減される、請求の範囲第11項〜第15項に記載されたガスバリア性フィルムの製造方法について説明する。   Next, when a gas barrier film is produced by forming a gas barrier thin film on a substrate by plasma discharge treatment, which is a means for achieving the second object of the present invention, particularly crack failure is greatly reduced. The method for producing a gas barrier film described in claims 11 to 15 will be described.

ガスバリア性フィルムは、前記、又詳しくは後述するが、基材上に、プラズマCVD法により、原料(原材料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス等を選び、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、密着膜、セラミック膜及び保護膜(以下、基材上に形成される以上の層を総称してガスバリア層という)等を形成して製造される。   As for the gas barrier film, as described above and in detail later, an organic metal compound, decomposition gas, or the like, which is a raw material (also referred to as a raw material), is selected on a substrate by plasma CVD, and conditions such as decomposition temperature and input power Is selected, and an adhesive film, a ceramic film, a protective film (hereinafter, the above layers formed on the substrate are collectively referred to as a gas barrier layer) and the like are manufactured.

基材上に形成されるこれらのガスバリア層は金属酸化物の薄膜を含むため、薄膜形成時にひび割れ等の故障が起こりやすく、請求の範囲第11項〜第15項に記載されたガスバリア性フィルムの製造方法をもちいることで、表面故障の一つである薄膜表面のひび割れの低減が達成される。   Since these gas barrier layers formed on the substrate include a metal oxide thin film, a failure such as a crack is likely to occur during the formation of the thin film, and the gas barrier film according to any one of claims 11 to 15 By using the manufacturing method, reduction of cracks on the surface of the thin film, which is one of surface failures, is achieved.

以下、本発明請求の範囲第11項〜第15項に記載されたガスバリア性フィルムの製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the gas barrier film described in claims 11 to 15 of the present invention will be described in detail.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、曲率を有し連続搬送する樹脂フィルムに、プラズマCVD法により少なくとも1層のガスバリア性薄膜を形成するガスバリア性フィルムの製造方法において、該樹脂フィルムの少なくとも1層の該ガスバリア性薄膜を有する面Aの搬送中の曲率半径が75mm以上であって、かつ樹脂フィルムを挟んで該面Aとは反対側の面Bの曲率半径が37.5mm以上であることを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法により、ガスバリア性薄膜形成時の故障(ひび割れ故障)が低減されて高いガスバリア性を備えたガスバリア性フィルムの製造方法を実現できることを見出し、本発明に至った次第である。   As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that in a method for producing a gas barrier film in which at least one gas barrier thin film is formed by a plasma CVD method on a resin film having a curvature and continuously conveyed, The curvature radius of the surface A having the gas barrier thin film of at least one layer of the resin film being conveyed is 75 mm or more, and the curvature radius of the surface B opposite to the surface A across the resin film is 37. The method for producing a gas barrier film characterized by being 5 mm or more has been found to be able to realize a method for producing a gas barrier film having a high gas barrier property by reducing failure (cracking failure) during gas barrier thin film formation, It is up to the present invention.

以下、本発明の詳細について説明する。   Details of the present invention will be described below.

《ガスバリア性フィルムの製造方法》
本発明のガスバリア性フィルムの製造方法では、プラズマCVD法を用いて、樹脂フィルム上に少なくとも1層のガスバリア性薄膜を形成する時、樹脂フィルムの少なくとも1層のガスバリア性薄膜を有する面Aが、搬送時の曲率半径が75mm以上であって、かつ樹脂フィルムを挟んで該面Aとは反対側の面Bの曲率半径が37.5mm以上であることを特徴とする。
<< Method for producing gas barrier film >>
In the method for producing a gas barrier film of the present invention, when forming at least one gas barrier thin film on a resin film using a plasma CVD method, the surface A having at least one gas barrier thin film of the resin film is: The curvature radius at the time of conveyance is 75 mm or more, and the curvature radius of the surface B opposite to the surface A across the resin film is 37.5 mm or more.

ここにおいて、面A或いは面Bの曲率半径とは、それぞれの面の外表面が形成する曲面の曲率半径をいう。   Here, the curvature radius of the surface A or the surface B refers to the curvature radius of the curved surface formed by the outer surface of each surface.

すなわち、樹脂フィルム上に、プラズマCVD法により形成したガスバリア性薄膜を有するガスバリア性フィルムを連続搬送する際、形成したガスバリア性薄膜を有する面Aの表面の搬送時の曲率半径を75mm以上とすることにより、ガスバリア性薄膜への過度の圧縮応力を付与することがなく、形成した薄膜の破壊等を効率的に抑制することができる。また、形成したガスバリア性薄膜を有する面Aとは反対側の面B(以下、裏面とも言う)の表面の搬送時の曲率半径を37.5mm以上とすることにより、形成したガスバリア性薄膜への過度の引っ張り応力を付与することがなく、形成した薄膜のひび割れ等の発生を防止することができた。   That is, when continuously transporting a gas barrier film having a gas barrier thin film formed by a plasma CVD method on a resin film, the radius of curvature during transport of the surface A having the formed gas barrier thin film should be 75 mm or more. Thus, it is possible to efficiently suppress the breakdown of the formed thin film without applying an excessive compressive stress to the gas barrier thin film. Further, by setting the radius of curvature at the time of conveyance of the surface B (hereinafter also referred to as the back surface) opposite to the surface A having the formed gas barrier thin film to 37.5 mm or more, the formed gas barrier thin film It was possible to prevent the formation of cracks and the like in the formed thin film without applying excessive tensile stress.

本発明において、上記で規定する条件を実現する手段としては、所定の直径を有するガイドローラで保持しながら接触方式で搬送する方法であっても、あるいは、曲率部に無接触搬送装置(フロータ、エアーループともいう)を設けて、そのフロータ形状を適宜選択した無接触で搬送する方法であっても良い。   In the present invention, as a means for realizing the conditions specified above, even if it is a method of conveying by a contact method while being held by a guide roller having a predetermined diameter, or a non-contact conveying device (floater, (It is also referred to as an air loop), and the floater shape may be appropriately selected and conveyed without contact.

接触方式で用いる各ガイドローラの直径の上限に関しては、特に制限はないが、ローラ径が大きくなることによる設備の大型化、あるいは安定した搬送を実現する観点からは、面A側に接するガイドローラARの直径としては、150mm以上、2000mm以下であることが好ましく、また面Bに接するガイドローラBRの直径としては、75mm以上、1000mm以下であることが好ましい。   The upper limit of the diameter of each guide roller used in the contact method is not particularly limited, but the guide roller that contacts the surface A side from the viewpoint of increasing the equipment size due to the increased roller diameter or realizing stable conveyance. The diameter of AR is preferably 150 mm or more and 2000 mm or less, and the diameter of the guide roller BR in contact with the surface B is preferably 75 mm or more and 1000 mm or less.

図7は、本発明に係るガスバリア性フィルムのバッチ方式による製造ラインの一例を示す模式図である。   FIG. 7 is a schematic view showing an example of a production line by a batch method of the gas barrier film according to the present invention.

図7では、積層した元巻ロール2から樹脂フィルムである基材F(必要により、ポリマー層を有している)を繰り出し、樹脂フィルムの裏面(面B)に接するガイドローラBR1、樹脂フィルムの表面(面A)に接するガイドローラAR1、AR2を経て、ガスバリア性薄膜を形成する大気圧プラズマ放電処理装置を備えた薄膜形成ステーションCSに送られる。ここでは、ロール回転電極35と、角型固定電極対36とから構成されるプラズマ放電部に、ガスバリア性薄膜形成化合物を含むガスGを送り込み、ガスを励起して、樹脂フィルムF上にガスバリア性薄膜を形成する。次いで、ガイドローラAR3、AR4、ガイドローラBR2を経て、巻き取りローラ5に巻き取られる。なお、大気圧プラズマ放電処理装置としては、ロール回転電極35、角型固定電極36及びガスGのみを便宜上示しており、その他の必要な各部位の記載は省略している。本発明に係る大気圧プラズマ放電処理装置に関しては、後で詳細に説明する。   In FIG. 7, the base F that is a resin film (having a polymer layer if necessary) is fed from the laminated original roll 2, and the guide roller BR <b> 1 in contact with the back surface (surface B) of the resin film, It passes through guide rollers AR1 and AR2 that are in contact with the surface (surface A), and is sent to a thin film forming station CS equipped with an atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus for forming a gas barrier thin film. Here, a gas G containing a gas barrier thin film forming compound is fed into a plasma discharge portion composed of a roll rotating electrode 35 and a square fixed electrode pair 36 to excite the gas, and gas barrier properties are formed on the resin film F. A thin film is formed. Next, the film is taken up by the take-up roller 5 through the guide rollers AR3 and AR4 and the guide roller BR2. In addition, as an atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus, only the roll rotating electrode 35, the square fixed electrode 36, and the gas G are shown for convenience, and description of other necessary parts is omitted. The atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus according to the present invention will be described in detail later.

この時、ガスバリア性薄膜を形成した樹脂フィルムが通過するガイドローラAR3、AR4(面Aと接するガイドローラ)では、そのロール径を150mm以上とし、また、ガイドローラBR2(面Bと接するガイドローラ)では、そのロール径を75mm以上とする。この時、当然のことながら、巻き取りロール5の直径は、図1に示すようにガスバリア性薄膜を形成した面を外側にして巻き取る場合には、75mm以上であることが必要となり、またガスバリア性薄膜を形成した面を内側にして巻き取る場合には、150mm以上であることが必要となる。   At this time, in the guide rollers AR3 and AR4 (guide rollers in contact with the surface A) through which the resin film on which the gas barrier thin film is formed passes, the roll diameter is 150 mm or more, and the guide roller BR2 (the guide roller in contact with the surface B) Then, the roll diameter shall be 75 mm or more. At this time, as a matter of course, the diameter of the take-up roll 5 is required to be 75 mm or more when the take-up roll 5 is taken up with the surface on which the gas barrier thin film is formed as shown in FIG. In the case of winding with the surface on which the conductive thin film is formed facing inside, it is necessary to be 150 mm or more.

上記で説明した方法では、樹脂フィルム上に単一層からなるガスバリア性薄膜を有するガスバリア性フィルムの製造方法を示したが、樹脂フィルム上に、例えば、密着膜、セラミック膜、保護膜等を積層したガスバリア性フィルムの製造においては、上記方法で密着層を設け巻き取りローラ5を、再び元巻ロール2として用い、同様に、第2工程でセラミック膜を形成し、更に巻き取った後、同様にして第3工程で保護膜を形成する。この様なバッチ方式により積層体を形成する場合には、第2工程以降で、ガスバリア性薄膜(例えば、密着膜、あるいはセラミック膜)を形成した樹脂フィルムが通過するガイドローラAR1〜AR4(面Aと接するガイドローラ)は、その全てのロール径が150mm以上であり、また、ガイドローラBR1、BR2(面Bと接するガイドローラ)では、いずれのロール径も、75mm以上である。   In the method described above, a method for producing a gas barrier film having a gas barrier thin film composed of a single layer on the resin film has been shown. For example, an adhesion film, a ceramic film, a protective film, and the like are laminated on the resin film. In the production of the gas barrier film, the adhesion layer is provided by the above method, and the take-up roller 5 is used again as the original roll 2. Similarly, after the ceramic film is formed in the second step and further wound, Then, a protective film is formed in the third step. When forming a laminated body by such a batch method, guide rollers AR1 to AR4 (surface A) through which a resin film on which a gas barrier thin film (for example, an adhesion film or a ceramic film) is formed pass in the second step and thereafter. All the guide rollers BR1 and BR2 (guide rollers in contact with the surface B) have a roll diameter of 75 mm or more.

図8は、複数の薄膜形成ステーションを有するガスバリア性フィルムのオンライン方式による製造ラインの一例を示す模式図である。   FIG. 8 is a schematic view showing an example of a production line by an online system for a gas barrier film having a plurality of thin film forming stations.

図8においては、基本的な構成は図7と近似であるが、ガスバリア性薄膜を形成するステーション(大気圧プラズマ放電処理装置)をCS1〜CS3の3基設け、例えば、CS1でガスG1を用いて密着膜を形成し、巻き取ることなく連続して、CS2でガスG2を用いてセラミック膜、CS3でガスG3を用いて保護膜をオンラインで形成する方法である。この時、ガスバリア性薄膜をまた形成していない基材F(樹脂フィルム)が接するガイドローラBR1、BR2、AR1に関しては、それぞれの直径に関しては特に制限はないが、少なくとも1層のガスバリア性薄膜を有する樹脂フィルムの面Aと接するガイドローラAR2〜AR7の直径は150mm以上、面Bと接するガイドローラBR3は75mm以上とする。   In FIG. 8, the basic configuration is similar to that of FIG. 7, but three stations (atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses) for forming a gas barrier thin film CS1 to CS3 are provided, for example, gas G1 is used in CS1. In this method, an adhesion film is formed and a protective film is formed on-line continuously using CS2 using a gas G2 and CS3 using a gas G3. At this time, the guide rollers BR1, BR2, and AR1, which are in contact with the base material F (resin film) on which no gas barrier thin film is formed, are not particularly limited with respect to their respective diameters, but at least one gas barrier thin film is formed. The diameters of the guide rollers AR2 to AR7 in contact with the surface A of the resin film are 150 mm or more, and the guide roller BR3 in contact with the surface B is 75 mm or more.

図9は、複数の薄膜形成ステーションを有するガスバリア性フィルムのオンライン方式による製造ラインの他の一例を示す模式図である。   FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of a production line using a gas barrier film having a plurality of thin film forming stations by an online system.

図9の基本的な構成は、前記図7と同様であるが、薄膜形成ステーションCSに複数の角型固定電極群36を設け、それぞれから組成の異なるガスG1〜G3を供給して、例えば、連続してガスG1を用いて密着膜、ガスG2を用いてセラミック膜、ガスG3を用いて保護膜を形成するオンライン方式のガスバリア性フィルムの製造方法である。   The basic configuration of FIG. 9 is the same as that of FIG. 7, but a plurality of rectangular fixed electrode groups 36 are provided in the thin film forming station CS, and gases G1 to G3 having different compositions are supplied from each, for example, This is an on-line method for producing a gas barrier film in which an adhesion film is continuously formed using a gas G1, a ceramic film is formed using a gas G2, and a protective film is formed using a gas G3.

この場合も、ガスバリア性薄膜をまた形成していない基材F(樹脂フィルム)が接するガイドローラBR1、AR1、AR1に関しては、それぞれの直径に関しては特に制限はないが、ガスバリア性積層体を形成した後の樹脂フィルムの面Aと接するガイドローラAR3、AR4の直径はそれぞれ150mm以上、面Bと接するガイドローラBR2は75mm以上とする。   Also in this case, regarding the guide rollers BR1, AR1, and AR1, which are in contact with the base material F (resin film) on which no gas barrier thin film is formed, there is no particular limitation regarding the diameter, but a gas barrier laminate was formed. The diameters of the guide rollers AR3 and AR4 in contact with the surface A of the subsequent resin film are 150 mm or more, and the guide roller BR2 in contact with the surface B is 75 mm or more.

また、本発明のガスバリア性フィルムの製造工程においては、樹脂フィルムを連続搬送するときの搬送張力が、50N/m以上、200N/m以下であることが、形成したガスバリア性薄膜の亀裂や破壊を防止し、安定した搬送を行うことができる観点から好ましく、更に好ましくは80N/m以上、150N/m以下である。搬送張力が50N/m以上であれば、安定した搬送性を得ることができ、均一な塗膜を形成することができる。また、搬送張力が200N/m以下であれば、搬送している樹脂フィルム上に形成されたガスバリア性薄膜に過度のひずみを与えることが無く、亀裂や薄膜破壊の発生を防止することができる。   Moreover, in the manufacturing process of the gas barrier film of the present invention, the transport tension when continuously transporting the resin film is 50 N / m or more and 200 N / m or less, so that the formed gas barrier thin film is cracked or broken. It is preferable from the viewpoint of preventing and stable conveyance, and more preferably 80 N / m or more and 150 N / m or less. When the transport tension is 50 N / m or more, stable transportability can be obtained, and a uniform coating film can be formed. Moreover, if conveyance tension | tensile_strength is 200 N / m or less, an excessive distortion will not be given to the gas-barrier thin film formed on the resin film currently conveyed, and generation | occurrence | production of a crack and thin film destruction can be prevented.

《ガスバリア性薄膜》
次いで、本発明に係るガスバリア性薄膜の詳細について説明する。
<Gas barrier thin film>
Next, details of the gas barrier thin film according to the present invention will be described.

本発明に係るガスバリア性薄膜は、ガスバリア性を備えた少なくとも1層のガスバリア性薄膜から構成されていればよいが、2層以上のガスバリア性薄膜から構成さる積層体構造であることが好ましく、更には樹脂フィルム側から密着膜、セラミック膜及び保護膜から構成されていることが、より高次の水蒸気遮断性及び酸素遮断性が得られる観点から好ましい。   The gas barrier thin film according to the present invention may be composed of at least one gas barrier thin film having gas barrier properties, but preferably has a laminate structure composed of two or more gas barrier thin films. Is preferably composed of an adhesive film, a ceramic film and a protective film from the resin film side, from the viewpoint of obtaining higher order water vapor barrier properties and oxygen barrier properties.

本発明に係る密着膜、セラミック膜、保護膜からなる構成において、セラミック膜の密度は、その上下に位置する密着膜及び保護膜のそれぞれの密度よりも高くすることが好ましい。密着膜及び保護膜の密度をセラミック膜より低下させることで、密着膜及び保護膜はやや柔軟性を有する充填度合いの低い膜となり、セラミック膜と積層したときにガスバリア性の高い緻密な高密度のセラミック膜に比べ、柔軟性を向上させることで応力緩和を行うことが出来る。密着膜は、同時に外部からの応力を緩和させる作用を有すると共に、セラミック膜と基材または後述するポリマー膜との接着を向上させ、折り曲げ耐性を向上させ、又、保護膜は、外部からの応力を緩和させる作用を有すると共に、硬度の高い緻密なセラミック膜が外部からの応力に弱い、又、折り曲げ等により割れやすい性質をカバーし、例えば、有機EL素子製造において、透明導電層の形成等、後工程適性を付与することができる。   In the configuration including the adhesion film, the ceramic film, and the protective film according to the present invention, the density of the ceramic film is preferably higher than the densities of the adhesion film and the protective film positioned above and below the ceramic film. By reducing the density of the adhesion film and the protective film from that of the ceramic film, the adhesion film and the protective film become slightly flexible and have a low filling degree, and when laminated with the ceramic film, the gas film has high density and high density. Stress can be relaxed by improving flexibility as compared with ceramic films. The adhesion film simultaneously has an action of relieving stress from the outside, improves adhesion between the ceramic film and the base material or a polymer film described later, improves bending resistance, and the protective film has stress from the outside. In addition, the dense ceramic film with high hardness is weak against external stress and easily breakable by bending, etc., for example, in the production of organic EL elements, the formation of a transparent conductive layer, etc. Post-process suitability can be imparted.

本発明に係る密着膜、セラミック膜層、保護膜それぞれ(総称してガスバリア層ともいう)の厚さは、用いられる材料の種類、構成により最適条件が異なり、適宜選択されるが、0.1〜5000nmの範囲内であることが好ましく、更に好ましいのは1〜2000nmの範囲内である。ガスバリア層の厚さが、上記の範囲より薄い場合には、均一な膜が得られず、ガスに対するバリア性を得ることが困難であるからである。また、特にセラミック膜の厚さは、0.1〜5000nmの範囲内、更には1〜1000nmの範囲が好ましい。セラミック層が上記の範囲より厚い場合には、ガスバリア性フィルムにフレキシビリティを保持させることが困難であり、成膜後に折り曲げ、引っ張り等の外的要因により、ガスバリア性樹脂基材に亀裂が生じる等のおそれがあるからである。   The thickness of each of the adhesion film, the ceramic film layer, and the protective film according to the present invention (generally also referred to as a gas barrier layer) varies depending on the type and configuration of the material used, and is appropriately selected. It is preferably in the range of ˜5000 nm, and more preferably in the range of 1 to 2,000 nm. This is because if the thickness of the gas barrier layer is thinner than the above range, a uniform film cannot be obtained and it is difficult to obtain a barrier property against gas. In particular, the thickness of the ceramic film is preferably in the range of 0.1 to 5000 nm, more preferably in the range of 1 to 1000 nm. When the ceramic layer is thicker than the above range, it is difficult to maintain flexibility in the gas barrier film, and the gas barrier resin base material is cracked due to external factors such as bending and pulling after the film formation. It is because there is a risk of.

前記密着膜は応力緩和の役割をもつと同時に基材との密着、接着を向上させる層であり、密着膜の膜厚は1〜500nmが好ましく、さらに好ましいのは20〜200nmである。また、保護膜は、セラミック膜の保護のため保護膜の膜厚としては1〜1000nm、さらには100nm〜800nmが好ましい。   The adhesion film is a layer that has a role of stress relaxation and improves adhesion and adhesion to the substrate. The film thickness of the adhesion film is preferably 1 to 500 nm, and more preferably 20 to 200 nm. The protective film is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 100 to 800 nm as the thickness of the protective film for protecting the ceramic film.

本発明においてガスバリア層は、それぞれの薄膜が酸素及び水蒸気の透過を阻止する層であれば、その組成等は特に限定されるものではない。本発明に係るガスバリア層、即ち密着膜、セラミック膜及び保護膜は具体的には同じセラミック材料を含有して構成され、セラミック材料としては、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)があげられる。これらのうち、金属酸化物、金属酸窒化物、金属窒化物が好ましく、具体的には、酸化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ等が好ましく挙げられ、好ましくは酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムまたはそれらの混合物であることが好ましい。   In the present invention, the composition of the gas barrier layer is not particularly limited as long as each thin film prevents oxygen and water vapor from permeating. Specifically, the gas barrier layer according to the present invention, that is, the adhesion film, the ceramic film, and the protective film are configured to contain the same ceramic material, and the ceramic material includes metal carbide, metal nitride, metal oxide, and metal sulfide. And metal halides, and mixtures thereof (metal oxynitrides, metal oxide halides, metal nitride carbides, etc.). Of these, metal oxides, metal oxynitrides, and metal nitrides are preferable. Specifically, silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxynitride, magnesium oxide, zinc oxide, indium oxide, Preferred examples include tin oxide, and preferably silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, aluminum oxide, or a mixture thereof.

これらの密着膜、セラミック膜、保護膜を、基材上に順次形成する方法としては、プラズマCVD法を用いることを特徴とし、特には、後述する大気圧又は大気圧近傍でのプラズマCVD法を用いることが好ましい。   As a method for sequentially forming these adhesion film, ceramic film, and protective film on a substrate, it is characterized by using a plasma CVD method, and in particular, a plasma CVD method at or near atmospheric pressure described later is used. It is preferable to use it.

本発明に係るガスバリア層としては、密着性、安定した薄膜形成の観点から、同一の組成物を含有すると共に密度の異なる複数の膜から構成されることが好ましい。これは、同一組成物といっても、製造条件、又用いる原料の種類、比率等によって、セラミック粒子の充填の程度、また混入する微量の不純物粒子等に差が生じることでそれに伴う物性、例えば密度等が異なってくることによる。   The gas barrier layer according to the present invention is preferably composed of a plurality of films containing the same composition and having different densities from the viewpoints of adhesion and stable thin film formation. This is because even if it is the same composition, depending on the manufacturing conditions, the type of raw materials used, the ratio, etc., the degree of filling of ceramic particles, the difference in the amount of mixed impurity particles, etc., resulting in the physical properties accompanying it, for example, It depends on the density etc.

本発明に係わる密着膜、および保護膜は、セラミック層と同一の組成物を含有する膜であると共に、セラミック膜よりも小さい膜密度を有しており、密度の値としてはセラミック膜の密度の、95%以下の密度を有する膜であることが好ましい。これらの層は密度が低く、セラミック層ほどに水蒸気を遮断する性能はないが、柔軟性があり、応力緩和層および密着層または保護層としての役割を、同一組成物を含有する膜でありながら果たすことが出来る。   The adhesion film and the protective film according to the present invention are films containing the same composition as the ceramic layer, and have a film density smaller than that of the ceramic film. A film having a density of 95% or less is preferable. These layers are low in density and do not have the ability to block water vapor as much as the ceramic layers, but they are flexible and serve as stress relaxation layers and adhesion layers or protective layers while being films containing the same composition. Can be fulfilled.

本発明においては、ガスバリア層を構成する積層膜は、大気圧プラズマCVD法により形成されることが好ましい。従って、本発明においては、本発明に係る密着膜、セラミック膜及び保護膜の少なくとも1層あるいは全層を、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間に原料ガスおよび放電ガスを含有する薄膜形成ガスを供給し、放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、ガスバリア層を形成しようとする樹脂基材を前記励起したガスに晒すことにより、基材上に薄膜を形成する大気圧プラズマCVD法を用いて形成することが好ましい。   In the present invention, the laminated film constituting the gas barrier layer is preferably formed by an atmospheric pressure plasma CVD method. Therefore, in the present invention, at least one or all of the adhesion film, ceramic film and protective film according to the present invention are formed into a thin film containing a source gas and a discharge gas in the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. A gas is supplied and a high frequency electric field is applied to the discharge space to excite the gas. By exposing the resin base material on which the gas barrier layer is to be formed to the excited gas, a thin film is formed on the base material. It is preferable to form by using the atmospheric pressure plasma CVD method.

大気圧近傍とは、20kPa〜110kPaの圧力を表すが、本発明に記載の良好な効果を得るためには、93kPa〜104kPaが好ましい。   The vicinity of atmospheric pressure represents a pressure of 20 kPa to 110 kPa, but 93 kPa to 104 kPa is preferable in order to obtain a good effect described in the present invention.

上記のような大気圧プラズマCVD法による薄膜形成においては、薄膜形成ガスは、主に、薄膜を形成するための原料ガス、該原料ガスを分解して薄膜形成化合物を得るための分解ガス及びプラズマ状態とするための放電ガスとから構成されている。   In the thin film formation by the atmospheric pressure plasma CVD method as described above, the thin film forming gas mainly includes a raw material gas for forming a thin film, a decomposition gas and a plasma for decomposing the raw material gas to obtain a thin film forming compound. It is comprised from the discharge gas for setting it into a state.

本発明では、樹脂フィルム上に密着膜、セラミック膜及び保護膜を、ほぼ同一組成物から構成することが好ましく、例えば、前記大気圧プラズマCVD法による薄膜形成において、同一組成物から構成された薄膜を形成する薄膜形成ガスをそれぞれ用いることが好ましく、これにより不純物の混入がなく、非常に安定した製造が可能となり、かつ過酷な環境下で保存した場合においても密着性が劣化することなく、良好な透明性、ガスバリア耐性を備えたガスバリア性フィルムを得ることができる。   In the present invention, it is preferable that the adhesion film, the ceramic film, and the protective film are formed of substantially the same composition on the resin film. For example, in the thin film formation by the atmospheric pressure plasma CVD method, the thin film formed of the same composition. It is preferable to use a thin film forming gas for forming each of the above, which makes it possible to produce a very stable production without contamination of impurities, and to maintain good adhesion without deterioration even when stored in a harsh environment. A gas barrier film having excellent transparency and gas barrier resistance can be obtained.

本発明に係わるガスバリア性フィルムにおいて、所望の構成からなる密着膜、セラミック膜及び保護膜を形成する方法としては、特に制限はないが、最適な原材料を選択すると共に、原料ガス、分解ガス及び放電ガスの組成比、プラズマ放電発生装置への薄膜形成ガスの供給速度、あるいはプラズマ放電処理時の出力条件等を適宜選択することが好ましい。   In the gas barrier film according to the present invention, a method for forming an adhesion film, a ceramic film, and a protective film having a desired configuration is not particularly limited, but an optimal raw material is selected, and a raw material gas, a decomposition gas, and a discharge are selected. It is preferable to appropriately select the gas composition ratio, the supply rate of the thin film forming gas to the plasma discharge generator, the output conditions during the plasma discharge treatment, and the like.

次いで、本発明に係るガスバリア性フィルムの構成要素に次いで説明する。   Next, components of the gas barrier film according to the present invention will be described.

〈密着膜、セラミック膜及び保護膜〉
本発明に係る密着膜、セラミック膜及び保護膜(以下、総称してガスバリア層という)の製造に用いる原料について説明する。
<Adhesion film, ceramic film and protective film>
The raw materials used in the production of the adhesion film, ceramic film and protective film (hereinafter collectively referred to as gas barrier layer) according to the present invention will be described.

本発明に係るガスバリア層は、プラズマCVD法、大気圧プラズマCVD法において、原料(原材料ともいう)である有機金属化合物、分解ガス、分解温度、投入電力などの条件を選ぶことで、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属硫化物、金属ハロゲン化物、またこれらの混合物(金属酸窒化物、金属酸化ハロゲン化物、金属窒化炭化物など)等その組成を作り分けることができる。   In the gas barrier layer according to the present invention, in the plasma CVD method and the atmospheric pressure plasma CVD method, by selecting conditions such as an organic metal compound, a decomposition gas, a decomposition temperature, and an input power as a raw material (also referred to as a raw material), a metal carbide, The composition of metal nitrides, metal oxides, metal sulfides, metal halides, and mixtures thereof (metal oxynitrides, metal oxyhalides, metal nitride carbides, etc.) can be made differently.

例えば、珪素化合物を原料化合物として用い、分解ガスに酸素を用いれば、珪素酸化物が生成する。また、亜鉛化合物を原料化合物として用い、分解ガスに二硫化炭素を用いれば、硫化亜鉛が生成する。これはプラズマ空間内では非常に活性な荷電粒子・活性ラジカルが高密度で存在するため、プラズマ空間内では多段階の化学反応が非常に高速に促進され、プラズマ空間内に存在する元素は熱力学的に安定な化合物へと非常な短時間で変換されるためである。   For example, when a silicon compound is used as a raw material compound and oxygen is used as a decomposition gas, silicon oxide is generated. Moreover, if a zinc compound is used as a raw material compound and carbon disulfide is used as the cracking gas, zinc sulfide is generated. This is because highly active charged particles and active radicals exist in the plasma space at a high density, so that multistage chemical reactions are accelerated at high speed in the plasma space, and the elements present in the plasma space are thermodynamic. This is because it is converted into an extremely stable compound in a very short time.

このような無機物の原料としては、典型または遷移金属元素を有していれば、常温常圧下で気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合にはそのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、バブリング、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用する。又、溶媒によって希釈して使用してもよく、溶媒は、メタノール,エタノール,n−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解されるため、影響は殆ど無視することができる。   As such an inorganic material, as long as it has a typical or transition metal element, it may be in a gas, liquid, or solid state at normal temperature and pressure. In the case of gas, it can be introduced into the discharge space as it is, but in the case of liquid or solid, it is used after being vaporized by means such as heating, bubbling, decompression or ultrasonic irradiation. Moreover, you may dilute and use with a solvent and organic solvents, such as methanol, ethanol, n-hexane, and these mixed solvents can be used for a solvent. Since these diluted solvents are decomposed into molecular and atomic forms during the plasma discharge treatment, the influence can be almost ignored.

このような有機金属化合物としては、
ケイ素化合物として、シラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトラt−ブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ビス(ジメチルアミノ)ジメチルシラン、ビス(ジメチルアミノ)メチルビニルシラン、ビス(エチルアミノ)ジメチルシラン、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミド、ビス(トリメチルシリル)カルボジイミド、ジエチルアミノトリメチルシラン、ジメチルアミノジメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、ヘプタメチルジシラザン、ノナメチルトリシラザン、オクタメチルシクロテトラシラザン、テトラキスジメチルアミノシラン、テトライソシアナートシラン、テトラメチルジシラザン、トリス(ジメチルアミノ)シラン、トリエトキシフルオロシラン、アリルジメチルシラン、アリルトリメチルシラン、ベンジルトリメチルシラン、ビス(トリメチルシリル)アセチレン、1,4−ビストリメチルシリル−1,3−ブタジイン、ジ−t−ブチルシラン、1,3−ジシラブタン、ビス(トリメチルシリル)メタン、シクロペンタジエニルトリメチルシラン、フェニルジメチルシラン、フェニルトリメチルシラン、プロパルギルトリメチルシラン、テトラメチルシラン、トリメチルシリルアセチレン、1−(トリメチルシリル)−1−プロピン、トリス(トリメチルシリル)メタン、トリス(トリメチルシリル)シラン、ビニルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、テトラメチルシクロテトラシロキサン、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン、Mシリケート51等が挙げられる。
As such an organometallic compound,
As silicon compounds, silane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, tetrat-butoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, Diphenyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, (3,3,3-trifluoropropyl) trimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, bis (dimethylamino) dimethylsilane, bis (dimethyl Amino) methylvinylsilane, bis (ethylamino) dimethylsilane, N, O-bis (trimethylsilyl) acetamide, bis (trimethylsilyl) carbodiimide, diethylaminoto Methylsilane, dimethylaminodimethylsilane, hexamethyldisilazane, hexamethylcyclotrisilazane, heptamethyldisilazane, nonamethyltrisilazane, octamethylcyclotetrasilazane, tetrakisdimethylaminosilane, tetraisocyanatosilane, tetramethyldisilazane, tris ( Dimethylamino) silane, triethoxyfluorosilane, allyldimethylsilane, allyltrimethylsilane, benzyltrimethylsilane, bis (trimethylsilyl) acetylene, 1,4-bistrimethylsilyl-1,3-butadiyne, di-t-butylsilane, 1,3 -Disilabutane, bis (trimethylsilyl) methane, cyclopentadienyltrimethylsilane, phenyldimethylsilane, phenyltrimethylsilane, propargyltri Tylsilane, tetramethylsilane, trimethylsilylacetylene, 1- (trimethylsilyl) -1-propyne, tris (trimethylsilyl) methane, tris (trimethylsilyl) silane, vinyltrimethylsilane, hexamethyldisilane, octamethylcyclotetrasiloxane, tetramethylcyclotetrasiloxane , Hexamethylcyclotetrasiloxane, M silicate 51, and the like.

チタン化合物としては、例えば、チタンメトキシド、チタンエトキシド、チタンイソプロポキシド、チタンテトライソポロポキシド、チタンn−ブトキシド、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンジイソプロポキシド(ビス−2,4−エチルアセトアセテート)、チタンジ−n−ブトキシド(ビス−2,4−ペンタンジオネート)、チタンアセチルアセトネート、ブチルチタネートダイマー等が挙げられる。   Examples of the titanium compound include titanium methoxide, titanium ethoxide, titanium isopropoxide, titanium tetraisoporooxide, titanium n-butoxide, titanium diisopropoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium. Examples thereof include diisopropoxide (bis-2,4-ethylacetoacetate), titanium di-n-butoxide (bis-2,4-pentanedionate), titanium acetylacetonate, and butyl titanate dimer.

ジルコニウム化合物としては、ジルコニウムn−プロポキシド、ジルコニウムn−ブトキシド、ジルコニウムt−ブトキシド、ジルコニウムトリ−n−ブトキシドアセチルアセトネート、ジルコニウムジ−n−ブトキシドビスアセチルアセトネート、ジルコニウムアセチルアセトネート、ジルコニウムアセテート、ジルコニウムヘキサフルオロペンタンジオネート等が挙げられる。   Zirconium compounds include zirconium n-propoxide, zirconium n-butoxide, zirconium t-butoxide, zirconium tri-n-butoxide acetylacetonate, zirconium di-n-butoxide bisacetylacetonate, zirconium acetylacetonate, zirconium acetate, Zirconium hexafluoropentanedioate and the like can be mentioned.

アルミニウム化合物としては、アルミニウムエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムs−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、トリエチルジアルミニウムトリ−s−ブトキシド等が挙げられる。   Examples of the aluminum compound include aluminum ethoxide, aluminum triisopropoxide, aluminum isopropoxide, aluminum n-butoxide, aluminum s-butoxide, aluminum t-butoxide, aluminum acetylacetonate, and triethyl dialumonium tri-s-butoxide. Can be mentioned.

硼素化合物としては、ジボラン、テトラボラン、フッ化硼素、塩化硼素、臭化硼素、ボラン−ジエチルエーテル錯体、ボラン−THF錯体、ボラン−ジメチルスルフィド錯体、三フッ化硼素ジエチルエーテル錯体、トリエチルボラン、トリメトキシボラン、トリエトキシボラン、トリ(イソプロポキシ)ボラン、ボラゾール、トリメチルボラゾール、トリエチルボラゾール、トリイソプロピルボラゾール、等が挙げられる。   The boron compounds include diborane, tetraborane, boron fluoride, boron chloride, boron bromide, borane-diethyl ether complex, borane-THF complex, borane-dimethyl sulfide complex, boron trifluoride diethyl ether complex, triethylborane, trimethoxy. Examples include borane, triethoxyborane, tri (isopropoxy) borane, borazole, trimethylborazole, triethylborazole, triisopropylborazole, and the like.

錫化合物としては、テトラエチル錫、テトラメチル錫、二酢酸ジ−n−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫、テトラエトキシ錫、メチルトリエトキシ錫、ジエチルジエトキシ錫、トリイソプロピルエトキシ錫、ジエチル錫、ジメチル錫、ジイソプロピル錫、ジブチル錫、ジエトキシ錫、ジメトキシ錫、ジイソプロポキシ錫、ジブトキシ錫、錫ジブチラート、錫ジアセトアセトナート、エチル錫アセトアセトナート、エトキシ錫アセトアセトナート、ジメチル錫ジアセトアセトナート等、錫水素化合物等、ハロゲン化錫としては、二塩化錫、四塩化錫、等が挙げられる。   Examples of tin compounds include tetraethyltin, tetramethyltin, di-n-butyltin diacetate, tetrabutyltin, tetraoctyltin, tetraethoxytin, methyltriethoxytin, diethyldiethoxytin, triisopropylethoxytin, diethyltin, Dimethyltin, diisopropyltin, dibutyltin, diethoxytin, dimethoxytin, diisopropoxytin, dibutoxytin, tin dibutyrate, tin diacetoacetonate, ethyltin acetoacetonate, ethoxytin acetoacetonate, dimethyltin diacetoacetonate Examples of tin halides such as tin hydrogen compounds include tin dichloride and tin tetrachloride.

また、その他の有機金属化合物としては、例えば、アンチモンエトキシド、ヒ素トリエトキシド、バリウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、ベリリウムアセチルアセトナート、ビスマスヘキサフルオロペンタンジオネート、ジメチルカドミウム、カルシウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、クロムトリフルオロペンタンジオネート、コバルトアセチルアセトナート、銅ヘキサフルオロペンタンジオネート、マグネシウムヘキサフルオロペンタンジオネート−ジメチルエーテル錯体、ガリウムエトキシド、テトラエトキシゲルマン、テトラメトキシゲルマン、ハフニウムt−ブドキシド、ハフニウムエトキシド、インジウムアセチルアセトナート、インジウム2,6−ジメチルアミノヘプタンジオネート、フェロセン、ランタンイソプロポキシド、酢酸鉛、テトラエチル鉛、ネオジウムアセチルアセトナート、白金ヘキサフルオロペンタンジオネート、トリメチルシクロペンタジエニル白金、ロジウムジカルボニルアセチルアセトナート、ストロンチウム2,2,6,6−テトラメチルヘプタンジオネート、タンタルメトキシド、タンタルトリフルオロエトキシド、テルルエトキシド、タングステンエトキシド、バナジウムトリイソプロポキシドオキシド、マグネシウムヘキサフルオロアセチルアセトナート、亜鉛アセチルアセトナート、ジエチル亜鉛、などが挙げられる。   Other organometallic compounds include, for example, antimony ethoxide, arsenic triethoxide, barium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, beryllium acetylacetonate, bismuth hexafluoropentanedionate, dimethylcadmium, calcium 2,2,6,6-tetramethylheptanedionate, chromium trifluoropentanedionate, cobalt acetylacetonate, copper hexafluoropentanedionate, magnesium hexafluoropentanedionate-dimethyl ether complex, gallium ethoxide, tetraethoxygermane , Tetramethoxygermane, hafnium t-butoxide, hafnium ethoxide, indium acetylacetonate, indium 2,6-dimethylaminoheptanedionate Ferrocene, lanthanum isopropoxide, lead acetate, tetraethyl lead, neodymium acetylacetonate, platinum hexafluoropentanedionate, trimethylcyclopentadienylplatinum, rhodium dicarbonylacetylacetonate, strontium 2,2,6,6-tetramethyl Examples include heptanedionate, tantalum methoxide, tantalum trifluoroethoxide, tellurium ethoxide, tungsten ethoxide, vanadium triisopropoxide oxide, magnesium hexafluoroacetylacetonate, zinc acetylacetonate, and diethylzinc.

また、これらの金属を含む原料ガスを分解して無機化合物を得るための分解ガスとしては、水素ガス、メタンガス、アセチレンガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、アンモニアガス、亜酸化窒素ガス、酸化窒素ガス、二酸化窒素ガス、酸素ガス、水蒸気、フッ素ガス、フッ化水素、トリフルオロアルコール、トリフルオロトルエン、硫化水素、二酸化硫黄、二硫化炭素、塩素ガスなどが挙げられる。   In addition, as a decomposition gas for decomposing a raw material gas containing these metals to obtain an inorganic compound, hydrogen gas, methane gas, acetylene gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia gas, nitrous oxide Examples include gas, nitrogen oxide gas, nitrogen dioxide gas, oxygen gas, water vapor, fluorine gas, hydrogen fluoride, trifluoroalcohol, trifluorotoluene, hydrogen sulfide, sulfur dioxide, carbon disulfide, and chlorine gas.

金属元素を含む原料ガスと、分解ガスを適宜選択することで、各種の金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物を得ることができる。   Various metal carbides, metal nitrides, metal oxides, metal halides, and metal sulfides can be obtained by appropriately selecting a source gas containing a metal element and a decomposition gas.

これらの反応性ガスに対して、主にプラズマ状態になりやすい放電ガスを混合し、プラズマ放電発生装置にガスを送りこむ。このような放電ガスとしては、窒素ガスおよび/または周期表の第18属原子、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が用いられる。これらの中でも特に、窒素、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。   A discharge gas that tends to be in a plasma state is mixed with these reactive gases, and the gas is sent to the plasma discharge generator. As such a discharge gas, nitrogen gas and / or 18th group atom of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton, xenon, radon, etc. are used. Among these, nitrogen, helium, and argon are preferably used.

上記放電ガスと反応性ガスを混合し、薄膜形成(混合)ガスとしてプラズマ放電発生装置(プラズマ発生装置)に供給することで膜形成を行う。放電ガスと反応性ガスの割合は、得ようとする膜の性質によって異なるが、混合ガス全体に対し、放電ガスの割合を50%以上として反応性ガスを供給する。   The discharge gas and the reactive gas are mixed and supplied to a plasma discharge generator (plasma generator) as a thin film forming (mixed) gas to form a film. The ratio of the discharge gas and the reactive gas varies depending on the properties of the film to be obtained, but the reactive gas is supplied with the ratio of the discharge gas being 50% or more with respect to the entire mixed gas.

本発明に係るガスバリア層においては、ガスバリア層が含有する無機化合物が、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム及びそれらの混合物から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、特に水蒸気や酸素などのガス遮断性、光線透過性及び後述する大気圧プラズマCVD適性の観点から、酸化珪素であることが好ましい。   In the gas barrier layer according to the present invention, the inorganic compound contained in the gas barrier layer is preferably at least one selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, aluminum oxide, and a mixture thereof, particularly water vapor or oxygen From the viewpoint of gas barrier properties such as gas barrier properties, light transmittance, and suitability for atmospheric pressure plasma CVD described later, silicon oxide is preferable.

本発明に係る無機化合物は、例えば、上記有機珪素化合物に、更に酸素ガスや窒素ガスを所定割合で組み合わせて、O原子とN原子の少なくともいずれかと、Si原子とを含む膜を得ることができる。   The inorganic compound according to the present invention can obtain, for example, a film containing at least one of O atoms and N atoms and Si atoms by further combining oxygen gas and nitrogen gas at a predetermined ratio with the organic silicon compound. .

過酷な条件下においても、ガスバリア性能が変化しない安定なガスバリア性フィルムを得るためには本発明に係わるガスバリア層、即ち同一組成物から構成される密着膜、セラミック膜および保護膜のうち、特にセラミック膜は、0MPaを超え20MPa以下の圧縮応力を有することが好ましい。   In order to obtain a stable gas barrier film whose gas barrier performance does not change even under severe conditions, the gas barrier layer according to the present invention, that is, among the adhesive film, ceramic film and protective film composed of the same composition, is particularly ceramic. The membrane preferably has a compressive stress of greater than 0 MPa and no greater than 20 MPa.

ゾル−ゲル法、また、真空蒸着法、スパッタリング法等に比べプラズマCVD法、特に大気圧プラズマCVD法により形成されるガスバリア膜は内部応力が小さく歪みの少ない膜をつくることができる。   A gas barrier film formed by a plasma CVD method, particularly an atmospheric pressure plasma CVD method, as compared with a sol-gel method, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like can form a film with a small internal stress and a small distortion.

これらの方法により形成したセラミック膜は、従って、緻密で密度が高いと同時に、内部応力が小さいことで、膜に歪みが少ないことを意味し、平滑で、折り曲げ等による変形に対し平均的には強いことを意味するため、本発明のセラミック膜が、0MPa超20MPa以下と低い圧縮応力をもつ膜であることは好ましい。   The ceramic film formed by these methods is therefore dense and high in density, and at the same time has low internal stress, meaning that the film is less distorted, smooth and average for deformation due to bending, etc. In order to mean strong, it is preferable that the ceramic film of the present invention is a film having a low compressive stress of more than 0 MPa and not more than 20 MPa.

応力が小さすぎるときには部分的に引っ張り応力になっている場合もあり、膜にひびや、亀裂が入りやすく、耐久性のない膜となり、大きすぎる場合には割れ易い膜となる。   When the stress is too small, there may be a partial tensile stress, and the film is easily cracked or cracked, resulting in a non-durable film. When the stress is too large, the film is easily cracked.

《ポリマー層》
本発明においては、前記密着膜と樹脂フィルムの間に、ポリマー膜を有することが好ましい。これは、ガスバリア層のうち特に密着層と樹脂フィルム基材との密着性、接着性の向上を目的として形成される。また、ポリマー膜のTgが樹脂フィルム基材より高いものを選択すれば、熱による伸縮を抑制する効果をうることができ、より過酷な条件に晒されたときの密着性の向上に寄与する。
<Polymer layer>
In the present invention, it is preferable to have a polymer film between the adhesion film and the resin film. This is formed for the purpose of improving the adhesion and adhesion between the adhesion layer and the resin film substrate among the gas barrier layers. Further, if a polymer film having a Tg higher than that of the resin film substrate is selected, an effect of suppressing expansion and contraction due to heat can be obtained, which contributes to improvement of adhesion when exposed to more severe conditions.

ポリマー膜としては、厚みで0.1〜10μmの範囲にあるポリマー膜であり、好ましくは0.5〜10μmの範囲である。   As a polymer film, it is a polymer film which exists in the range of 0.1-10 micrometers in thickness, Preferably it is the range of 0.5-10 micrometers.

ポリマー膜としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の樹脂コート層が好ましく、ロールコート、グラビアコート、ディップコート等公知の方法により樹脂基材上に相当する樹脂溶液をコーティングして容易に形成できる。   The polymer film is preferably a resin coating layer such as an acrylic resin, a polyester resin, or a urethane resin, and is easily formed by coating a corresponding resin solution on a resin substrate by a known method such as roll coating, gravure coating, dip coating, or the like. it can.

又、本発明においては、これらポリマー層は、熱硬化樹脂または活性線硬化樹脂から形成することが好ましく、特に紫外線硬化樹脂を用いて樹脂硬化層を形成することが好ましい。なお、これらの層を形成する前に樹脂基材(フィルム)の表面をコロナ放電処理またはグロー放電処理することは好ましい。   In the present invention, these polymer layers are preferably formed from a thermosetting resin or an actinic radiation curable resin, and it is particularly preferable to form a cured resin layer using an ultraviolet curable resin. In addition, before forming these layers, it is preferable that the surface of the resin base material (film) is subjected to corona discharge treatment or glow discharge treatment.

樹脂硬化層は、エチレン性不飽和結合を有するモノマーを1種以上含む成分を重合させて形成した層であることが好ましく、エチレン性不飽和結合を有するモノマーを含む成分を重合させて形成した樹脂層としては、活性線硬化樹脂または熱硬化樹脂を硬化させて形成された層が好ましく用いられるが、特に好ましく用いられるのは活性線硬化樹脂層である。ここで、活性線硬化樹脂層とは紫外線や電子線のような活性線照射により架橋反応等を経て硬化する樹脂を主たる成分とする層をいう。   The cured resin layer is preferably a layer formed by polymerizing a component containing at least one monomer having an ethylenically unsaturated bond, and a resin formed by polymerizing a component containing a monomer having an ethylenically unsaturated bond As the layer, a layer formed by curing an actinic ray curable resin or a thermosetting resin is preferably used, and an actinic ray curable resin layer is particularly preferably used. Here, the actinic radiation curable resin layer refers to a layer mainly composed of a resin that cures through a crosslinking reaction or the like by irradiation with actinic rays such as ultraviolet rays or electron beams.

活性線硬化樹脂としては紫外線硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂等が代表的なものとして挙げられるが、紫外線や電子線以外の活性線照射によって硬化する樹脂でもよい。   Typical examples of the actinic radiation curable resin include an ultraviolet curable resin, an electron beam curable resin, and the like, but a resin that is cured by irradiation with active rays other than ultraviolet rays and electron beams may be used.

紫外線硬化性樹脂としては、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂または紫外線硬化型エポキシ樹脂等あげられるが、アクリルを主成分とした、例えば、紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂、紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂、紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂、紫外線硬化型ポリオールアクリレート系樹脂等が好ましい。   Examples of the ultraviolet curable resin include an ultraviolet curable acrylic urethane resin, an ultraviolet curable polyester acrylate resin, an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, an ultraviolet curable polyol acrylate resin, and an ultraviolet curable epoxy resin. For example, an ultraviolet curable acrylic urethane resin, an ultraviolet curable polyester acrylate resin, an ultraviolet curable epoxy acrylate resin, and an ultraviolet curable polyol acrylate resin, which are mainly composed of acrylic, are preferable.

具体例としては、例えば、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキル変性ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等を挙げることができる。   Specific examples include trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, alkyl-modified dipentaerythritol pentaacrylate, and the like.

紫外線硬化型アクリルウレタン系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールにイソシアネートモノマー、またはプレポリマーを反応させて得られた生成物に更に2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(以下アクリレートにはメタクリレートを包含するものとしてアクリレートのみを表示する)、2−ヒドロキシプロピルアクリレート等の水酸基を有するアクリレート系のモノマーを反応させる容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭59−151110号に記載のものを用いることができる。   In general, UV-curable acrylic urethane resins include 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate (hereinafter referred to as acrylate) in addition to products obtained by reacting polyester polyols with isocyanate monomers or prepolymers. And acrylate-based monomers such as 2-hydroxypropyl acrylate, which are easily formed by reaction with acrylate monomers having hydroxyl groups, such as those described in JP-A-59-151110. Can be used.

紫外線硬化型ポリエステルアクリレート系樹脂としては、一般にポリエステルポリオールに2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシアクリレート系のモノマーを反応させる容易に形成されるものを挙げることができ、特開昭59−151112号に記載のものを用いることができる。   Examples of UV curable polyester acrylate resins include those that are easily formed by reacting polyester polyols with 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxy acrylate monomers, as disclosed in JP-A-59-151112. Those described can be used.

紫外線硬化型エポキシアクリレート系樹脂の具体例としては、エポキシアクリレートをオリゴマーとし、これに反応性希釈剤、光反応開始剤を添加し、反応させて生成するものを挙げることができ、特開平1−105738号に記載のものを用いることができる。   Specific examples of the ultraviolet curable epoxy acrylate resin include an epoxy acrylate as an oligomer, a reactive diluent and a photoreaction initiator added to the oligomer, and a reaction. Those described in US Pat. No. 105738 can be used.

これらの光反応開始剤としては、具体的には、ベンゾイン及び誘導体、アセトフェノン、ベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、ミヒラーズケトン、α−アミロキシムエステル、チオキサントン等及びこれらの誘導体を挙げることができる。光増感剤と共に使用してもよい。   Specific examples of these photoinitiators include benzoin and derivatives, acetophenone, benzophenone, hydroxybenzophenone, Michler's ketone, α-amyloxime ester, thioxanthone, and derivatives thereof. You may use with a photosensitizer.

上記光反応開始剤は光増感剤としても使用できる。また、エポキシアクリレート系の光反応剤の使用の際、n−ブチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−ブチルホスフィン等の増感剤を用いることができる。   The photoinitiator can also be used as a photosensitizer. In addition, when using an epoxy acrylate photoreactive agent, a sensitizer such as n-butylamine, triethylamine, tri-n-butylphosphine can be used.

樹脂モノマーとしては、例えば、不飽和二重結合が一つのモノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、ベンジルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、酢酸ビニル、スチレン等の一般的なモノマーを挙げることができる。また不飽和二重結合を二つ以上持つモノマーとして、エチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジビニルベンゼン、1,4−シクロヘキサンジアクリレート、1,4−シクロヘキシルジメチルアジアクリレート、前出のトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリルエステル等を挙げることができる。   Examples of the resin monomer may include general monomers such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, benzyl acrylate, cyclohexyl acrylate, vinyl acetate, and styrene as monomers having one unsaturated double bond. In addition, monomers having two or more unsaturated double bonds include ethylene glycol diacrylate, propylene glycol diacrylate, divinylbenzene, 1,4-cyclohexane diacrylate, 1,4-cyclohexyldimethyl adiacrylate, and the above trimethylolpropane. Examples thereof include triacrylate and pentaerythritol tetraacryl ester.

本発明において使用し得る市販品の紫外線硬化樹脂としては、アデカオプトマーKR・BYシリーズ:KR−400、KR−410、KR−550、KR−566、KR−567、BY−320B(旭電化(株)製);コーエイハードA−101−KK、A−101−WS、C−302、C−401−N、C−501、M−101、M−102、T−102、D−102、NS−101、FT−102Q8、MAG−1−P20、AG−106、M−101−C(広栄化学(株)製);セイカビームPHC2210(S)、PHC X−9(K−3)、PHC2213、DP−10、DP−20、DP−30、P1000、P1100、P1200、P1300、P1400、P1500、P1600、SCR900(大日精化工業(株)製);KRM7033、KRM7039、KRM7130、KRM7131、UVECRYL29201、UVECRYL29202(ダイセル・ユーシービー(株)製);RC−5015、RC−5016、RC−5020、RC−5031、RC−5100、RC−5102、RC−5120、RC−5122、RC−5152、RC−5171、RC−5180、RC−5181(大日本インキ化学工業(株)製);オーレックスNo.340クリヤ(中国塗料(株)製);サンラッドH−601(三洋化成工業(株)製);SP−1509、SP−1507(昭和高分子(株)製);RCC−15C(グレース・ジャパン(株)製)、アロニックスM−6100、M−8030、M−8060(東亞合成(株)製)等を適宜選択して利用できる。   Examples of commercially available UV curable resins that can be used in the present invention include ADEKA OPTMER KR / BY series: KR-400, KR-410, KR-550, KR-566, KR-567, BY-320B (Asahi Denka ( Co., Ltd.); Koeihard A-101-KK, A-101-WS, C-302, C-401-N, C-501, M-101, M-102, T-102, D-102, NS -101, FT-102Q8, MAG-1-P20, AG-106, M-101-C (manufactured by Guangei Chemical Co., Ltd.); Seika Beam PHC2210 (S), PHC X-9 (K-3), PHC2213, DP -10, DP-20, DP-30, P1000, P1100, P1200, P1300, P1400, P1500, P1600, SCR900 (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.) KRM7033, KRM7039, KRM7130, KRM7131, UVECRYL29201, UVECRYL29202 (manufactured by Daicel UCB); RC-5015, RC-5016, RC-5020, RC-5031, RC-5100, RC-5102, RC-5120 RC-5122, RC-5152, RC-5171, RC-5180, RC-5181 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.); 340 clear (manufactured by China Paint Co., Ltd.); Sun Rad H-601 (manufactured by Sanyo Chemical Industries); SP-1509, SP-1507 (manufactured by Showa Polymer Co., Ltd.); RCC-15C (Grace Japan ( Alonix M-6100, M-8030, M-8060 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) and the like can be appropriately selected and used.

これらの活性線硬化樹脂層は公知の方法で塗設することができる。   These actinic radiation curable resin layers can be applied by a known method.

紫外線硬化性樹脂を光硬化反応により硬化させるための光源としては、紫外線を発生する光源であれば制限なく使用できる。例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用いることができる。照射条件はそれぞれのランプによって異なるが、照射光量は20〜10000mJ/cm2程度あるのがよく、好ましくは、50〜2000mJ/cm2である。近紫外線領域〜可視光線領域にかけてはその領域に吸収極大のある増感剤を用いることによって効率よく形成することができる。As a light source for curing the ultraviolet curable resin by a photocuring reaction, any light source that generates ultraviolet light can be used without limitation. For example, a low pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, an ultrahigh pressure mercury lamp, a carbon arc lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, or the like can be used. Irradiation conditions vary depending on individual lamps, irradiation light amount 20~10000mJ / cm 2 degree located in well, preferably 50~2000mJ / cm 2. By using a sensitizer having an absorption maximum in the near-ultraviolet region to the visible light region, it can be efficiently formed.

紫外線硬化樹脂層組成物塗布液の有機溶媒としては、例えば、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、グリコールエーテル類、その他の有機溶媒の中から適宜選択し、またはこれらを混合し利用できる。例えば、プロピレングリコールモノアルキルエーテル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)またはプロピレングリコールモノアルキルエーテル酢酸エステル(アルキル基の炭素原子数として1〜4)等を5質量%以上、より好ましくは5〜80質量%以上含有する上記有機溶媒を用いるのが好ましい。   The organic solvent for the UV curable resin layer composition coating solution is appropriately selected from, for example, hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, glycol ethers, and other organic solvents, or mixed and used. it can. For example, propylene glycol monoalkyl ether (1 to 4 carbon atoms of the alkyl group) or propylene glycol monoalkyl ether acetate (1 to 4 carbon atoms of the alkyl group) is 5% by mass or more, more preferably 5%. It is preferable to use the organic solvent containing -80% by mass or more.

紫外線硬化性樹脂組成物塗布液の塗布量は、ウェット膜厚として0.1〜30μmが適当で、好ましくは0.5〜15μmである。紫外線硬化性樹脂組成物は塗布乾燥中または後に、紫外線を照射するのがよく、照射時間としては0.5秒〜5分が好ましく、紫外線硬化性樹脂の硬化効率または作業効率の観点から3秒〜2分がより好ましい。   The coating amount of the ultraviolet curable resin composition coating solution is suitably from 0.1 to 30 μm, preferably from 0.5 to 15 μm, as the wet film thickness. The ultraviolet curable resin composition is preferably irradiated with ultraviolet rays during or after coating and drying, and the irradiation time is preferably 0.5 seconds to 5 minutes, and 3 seconds from the viewpoint of curing efficiency or work efficiency of the ultraviolet curable resin. More preferred is ~ 2 minutes.

また、本発明に係わるポリマー膜として、前記大気圧プラズマCVD法を用いて形成されたプラズマ重合膜は好ましいポリマー膜である。即ち、大気圧プラズマCVD法において、薄膜形成ガス中に少なくとも1種類以上の有機化合物を含有させ、有機化合物をプラズマ重合することによりポリマー膜を形成する。   Further, as the polymer film according to the present invention, a plasma polymerized film formed by using the atmospheric pressure plasma CVD method is a preferable polymer film. That is, in the atmospheric pressure plasma CVD method, at least one kind of organic compound is contained in the thin film forming gas, and the polymer film is formed by plasma polymerization of the organic compound.

大気圧プラズマCVD法において、薄膜形成ガスは、放電ガスと原料成分からなり、更に添加ガスを用いることもある。   In the atmospheric pressure plasma CVD method, the thin film forming gas is composed of a discharge gas and raw material components, and an additive gas may be further used.

本発明に係る原料成分である有機化合物としては、公知の有機化合物を用いることができるが、その中でも、分子内に少なくとも1つ以上の不飽和結合または環状構造を有する有機化合物が好ましく用いることができ、特に(メタ)アクリル化合物、エポキシ化合物、またはオキセタン化合物のモノマーまたはオリゴマー等が好ましく用いることができるが、特に好ましいのは、アクリル、メタアクリル化合物等アクリルを主成分とするものである。   As the organic compound which is a raw material component according to the present invention, a known organic compound can be used. Among them, an organic compound having at least one unsaturated bond or cyclic structure in the molecule is preferably used. In particular, a monomer or oligomer of a (meth) acrylic compound, an epoxy compound, or an oxetane compound can be preferably used. Particularly preferred is an acrylic or methacrylic compound or the like containing acryl as a main component.

有用な(メタ)アクリル化合物としては特に限定はないが、代表例として以下のような化合物があげられる。2−エチルヘキシルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、グリセロールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルオキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルオキシヘキサノリドアクリレート、1,3−ジオキサンアルコールのε−カプロラクトン付加物のアクリレート、1,3−ジオキソランアクリレート等の単官能アクリル酸エステル類、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、例えば、エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングルコールジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレート、ハイドロキノンジアクリレート、レゾルシンジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのジアクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートのジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールのε−カプロラクトン付加物のジアクリレート、2−(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−5−ヒドロキシメチル−5−エチル−1,3−ジオキサンジアクリレート、トリシクロデカンジメチロールアクリレート、トリシクロデカンジメチロールアクリレートのε−カプロラクトン付加物、1,6−ヘキサンジオールのジグリシジルエーテルのジアクリレート等の2官能アクリル酸エステル類、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸エステル、例えばトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、トリメチロールエタントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートのε−カプロラクトン付加物、ピロガロールトリアクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールトリアクリレート、プロピオン酸・ジペンタエリスリトールテトラアクリレート、ヒドロキシピバリルアルデヒド変性ジメチロールプロパントリアクリレート等の多官能アクリル酸エステル酸、或いはこれらのアクリレートをメタクリレートに代えたメタクリル酸等。前記活性線硬化樹脂としてもあげられた化合物も含まれる。   Although there is no limitation in particular as a useful (meth) acryl compound, The following compounds are mention | raise | lifted as a typical example. 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, glycerol acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, phenoxyethyl acrylate, nonylphenoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryloxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryloxyhexanolide acrylate, 1,3-dioxane alcohol Of ε-caprolactone adduct, monofunctional acrylic acid esters such as 1,3-dioxolane acrylate, or methacrylic acid esters obtained by replacing these acrylates with methacrylates, such as ethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate , Pentaerythritol diacrylate, hydroquinone diacrylate, resorcindiak Rate, hexanediol diacrylate, neopentyl glycol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, diacrylate of neopentyl glycol hydroxypivalate, diacrylate of neopentyl glycol adipate, ε-caprolactone adduct of neopentyl glycol hydroxypivalate Ε of diacrylate, 2- (2-hydroxy-1,1-dimethylethyl) -5-hydroxymethyl-5-ethyl-1,3-dioxane diacrylate, tricyclodecane dimethylol acrylate, tricyclodecane dimethylol acrylate -Bifunctional acrylic acid esters such as caprolactone adduct, diglycidyl ether diacrylate of 1,6-hexanediol, or these acrylates Methacrylic acid esters instead of relate, such as trimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, trimethylolethane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, di Pentaerythritol hexaacrylate, ε-caprolactone adduct of dipentaerythritol hexaacrylate, pyrogallol triacrylate, propionic acid / dipentaerythritol triacrylate, propionic acid / dipentaerythritol tetraacrylate, hydroxypivalylaldehyde-modified dimethylolpropane triacrylate, etc. The polyfunctional acrylic acid Ester acid or methacrylic acid or the like instead of these acrylate with methacrylate. The compounds mentioned as the actinic radiation curable resin are also included.

放電ガスとしては、前記ガスバリア層の場合と同様であり、窒素、希ガス、空気などがあり、希ガスとしては、周期表の第18属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等から選ばれ、本発明において、放電ガスとしては窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましく、更に好ましくは窒素であることも同様である。   The discharge gas is the same as in the case of the gas barrier layer, and includes nitrogen, rare gas, air, etc. As the rare gas, the 18th group element of the periodic table, specifically, helium, neon, argon, krypton In the present invention, the discharge gas is preferably nitrogen, argon, or helium, and more preferably nitrogen.

放電ガス量は、プラズマ重合においては、放電空間内に供給する薄膜形成ガス量に対して70〜99.99体積%含有することが好ましい。   In the plasma polymerization, the discharge gas amount is preferably 70 to 99.99% by volume with respect to the thin film forming gas amount supplied into the discharge space.

プラズマ重合法においても、前記原料ガス、放電ガスに加えて、添加ガスを、反応や膜質を制御するために導入してもよく、水素、酸素、窒素酸化物、アンモニア、メタン等の炭化水素類、アルコール類、有機酸類または水分を該ガスに対して0.001体積%〜30体積%混合させて使用してもよい。   Also in the plasma polymerization method, in addition to the raw material gas and discharge gas, an additive gas may be introduced to control the reaction and film quality, and hydrocarbons such as hydrogen, oxygen, nitrogen oxides, ammonia, methane, etc. Alcohols, organic acids, or moisture may be mixed in 0.001% to 30% by volume with respect to the gas.

《樹脂フィルム》
本発明係るガスバリア性フィルムで基材として用いられる樹脂フィルムは、上述したガスバリア層を保持し、連続搬送できる樹脂フィルムであれば特に限定されるものではない。
<Resin film>
The resin film used as a base material in the gas barrier film according to the present invention is not particularly limited as long as it is a resin film that holds the gas barrier layer and can be continuously conveyed.

具体的には、エチレン、ポリプロピレン、ブテン等の単独重合体または共重合体または共重合体等のポリオレフィン(PO)樹脂、環状ポリオレフィン等の非晶質ポリオレフィン樹脂(APO)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン2,6−ナフタレート(PEN)等のポリエステル系樹脂、ナイロン6、ナイロン12、共重合ナイロン等のポリアミド系(PA)樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)等のポリビニルアルコール系樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリサルホン(PS)樹脂、ポリエーテルサルホン(PES)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリビニルブチラート(PVB)樹脂、ポリアリレート(PAR)樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体(ETFE)、三フッ化塩化エチレン(PFA)、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニル(PVF)、パーフルオロエチレン−パーフロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル−共重合体(EPA)等のフッ素系樹脂等を用いることができる。   Specifically, a homopolymer such as ethylene, polypropylene, butene or a polyolefin (PO) resin such as a copolymer or a copolymer, an amorphous polyolefin resin (APO) such as a cyclic polyolefin, polyethylene terephthalate (PET), Polyester resins such as polyethylene 2,6-naphthalate (PEN), polyamide (PA) resins such as nylon 6, nylon 12, copolymer nylon, polyvinyl alcohol (PVA) resin, ethylene-vinyl alcohol copolymer (EVOH) Polyvinyl alcohol resins such as polyimide (PI) resin, polyetherimide (PEI) resin, polysulfone (PS) resin, polyethersulfone (PES) resin, polyetheretherketone (PEEK) resin, polycarbonate (PC) resin , Polyvini Butyrate (PVB) resin, polyarylate (PAR) resin, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene trifluoride chloride (PFA), ethylene tetrafluoride-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (FEP) Fluorine-based resins such as vinylidene fluoride (PVDF), vinyl fluoride (PVF), and perfluoroethylene-perfluoropropylene-perfluorovinyl ether-copolymer (EPA) can be used.

また、上記に挙げた樹脂以外にも、ラジカル反応性不飽和化合物を有するアクリレート化合物によりなる樹脂組成物や、上記アクリルレート化合物とチオール基を有するメルカプト化合物よりなる樹脂組成物、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート等のオリゴマーを多官能アクリレートモノマーに溶解せしめた樹脂組成物等の光硬化性樹脂およびこれらの混合物等を用いることも可能である。さらに、これらの樹脂の1または2種以上をラミネート、コーティング等の手段によって積層させたものを樹脂フィルムとして用いることも可能である。   In addition to the resins listed above, a resin composition comprising an acrylate compound having a radical-reactive unsaturated compound, a resin composition comprising an acrylate compound and a mercapto compound having a thiol group, epoxy acrylate, urethane acrylate It is also possible to use a photocurable resin such as a resin composition in which an oligomer such as polyester acrylate or polyether acrylate is dissolved in a polyfunctional acrylate monomer, and a mixture thereof. Furthermore, it is also possible to use what laminated | stacked 1 or 2 or more types of these resin by means, such as a lamination and a coating, as a resin film.

これらの素材は単独であるいは適宜混合されて使用することもできる。中でもゼオネックスやゼオノア(日本ゼオン(株)製)、非晶質シクロポリオレフィン樹脂フィルムのARTON(ジェイエスアール(株)製)、ポリカーボネートフィルムのピュアエース(帝人(株)製)、セルローストリアセテートフィルムのコニカタックKC4UX、KC8UX(コニカミノルタオプト(株)製)などの市販品を好ましく使用することができる。   These materials can be used alone or in combination as appropriate. Among them, ZEONEX and ZEONOR (manufactured by ZEON CORPORATION), amorphous cyclopolyolefin resin film ARTON (manufactured by JSR Corporation), polycarbonate film Pure Ace (manufactured by Teijin Limited), Konicatac of cellulose triacetate film Commercially available products such as KC4UX and KC8UX (manufactured by Konica Minolta Opto Co., Ltd.) can be preferably used.

また、樹脂フィルムは透明であることが好ましい。樹脂フィルムが透明であり、樹脂フィルム上に形成するガスバリア層も透明であることにより、透明なガスバリア性フィルムとすることが可能となるため、有機EL素子等の透明基板とすることも可能となるからである。   The resin film is preferably transparent. Since the resin film is transparent and the gas barrier layer formed on the resin film is also transparent, a transparent gas barrier film can be obtained, and thus a transparent substrate such as an organic EL element can be obtained. Because.

また、上記に挙げた樹脂フィルムは、未延伸フィルムでもよく、延伸フィルムでもよい。   The resin film listed above may be an unstretched film or a stretched film.

本発明に係る樹脂フィルムは、従来公知の一般的な方法により製造することが可能である。例えば、材料となる樹脂を押し出し機により溶融し、環状ダイやTダイにより押し出して急冷することにより、実質的に無定形で配向していない未延伸の基材を製造することができる。また、未延伸の基材を一軸延伸、テンター式逐次二軸延伸、テンター式同時二軸延伸、チューブラー式同時二軸延伸などの公知の方法により、基材の流れ(縦軸)方向、または基材の流れ方向と直角(横軸)方向に延伸することにより延伸基材を製造することができる。この場合の延伸倍率は、基材の原料となる樹脂に合わせて適宜選択することできるが、縦軸方向および横軸方向にそれぞれ2〜10倍が好ましい。   The resin film according to the present invention can be produced by a conventionally known general method. For example, an unstretched substrate that is substantially amorphous and not oriented can be produced by melting a resin as a material with an extruder, extruding it with an annular die or a T-die, and quenching. In addition, the unstretched base material is subjected to a known method such as uniaxial stretching, tenter-type sequential biaxial stretching, tenter-type simultaneous biaxial stretching, tubular-type simultaneous biaxial stretching, or the flow direction of the base material (vertical axis), or A stretched substrate can be produced by stretching in the direction perpendicular to the flow direction of the substrate (horizontal axis). The draw ratio in this case can be appropriately selected according to the resin as the raw material of the substrate, but is preferably 2 to 10 times in the vertical axis direction and the horizontal axis direction.

また、本発明に係る樹脂フィルム基材においては、前記ガスバリア膜、またポリマー膜等を形成する前にコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理などの表面処理を行ってもよい。   Further, in the resin film substrate according to the present invention, surface treatment such as corona treatment, flame treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, roughening treatment, chemical treatment, etc. before forming the gas barrier film or polymer film, etc. May be performed.

樹脂フィルムは、ロール状に巻き上げられた長尺品が便利である。樹脂フィルムの厚さは、得られるガスバリア性フィルムの用途によって異なるので一概には規定できないが、ガスバリア性フィルムを包装用途とする場合には、特に制限を受けるものではなく、包装材料としての適性から、3〜400μm、中でも6〜30μmの範囲内とすることが好ましい。   As the resin film, a long product wound up in a roll shape is convenient. The thickness of the resin film varies depending on the use of the resulting gas barrier film, so it cannot be specified unconditionally. However, when the gas barrier film is used as a packaging application, there is no particular limitation, and due to its suitability as a packaging material. 3 to 400 [mu] m, preferably 6 to 30 [mu] m.

また、本発明に用いられる樹脂フィルムは、フィルム形状のものの膜厚としては10〜200μmが好ましく、より好ましくは50〜100μmである。   Moreover, 10-200 micrometers is preferable as a film thickness of the resin film used for this invention, More preferably, it is 50-100 micrometers.

本発明に係るガスバリア性フィルムにおいて、水蒸気透過度としては、有機ELディスプレイや高精彩カラー液晶ディスプレイ等の高度の水蒸気バリア性を必要とする用途に用いる場合、JIS K7129に従って測定した水蒸気透過率が、0.01g/m2/day(40℃、90%RH)以下であることが好ましく、より好ましくは1×10-3g/m2/day以下であり、さらに有機ELディスプレイ用途の場合には、極わずかであっても、成長するダークスポットが発生し、ディスプレイの表示寿命が極端に短くなる場合があるため、JISK 7129に規定された水蒸気透過率が、1×10-5g/m2/day)未満であることが好ましい。In the gas barrier film according to the present invention, the water vapor transmission rate measured according to JIS K7129 is used as the water vapor transmission rate when it is used for an application requiring high water vapor barrier properties such as an organic EL display or a high-definition color liquid crystal display. It is preferably 0.01 g / m 2 / day (40 ° C., 90% RH) or less, more preferably 1 × 10 −3 g / m 2 / day or less, and for organic EL display applications. Even if it is extremely small, a growing dark spot may be generated, and the display life of the display may be extremely shortened. Therefore, the water vapor transmission rate defined in JISK 7129 is 1 × 10 −5 g / m 2. / Day).

《プラズマCVD法》
本発明のガスバリア性フィルムの製造方法においては、ガスバリア性薄膜の形成にプラズマCVD法を用いることを特徴とする。
<Plasma CVD method>
In the method for producing a gas barrier film of the present invention, a plasma CVD method is used for forming a gas barrier thin film.

プラズマCVD法は、プラズマ助成式化学的気相成長法、PECVD法とも称され、各種の無機物を、立体的な形状でも被覆性・密着性良く、且つ、基材温度をあまり高くすることなしに製膜することができる手法である。   The plasma CVD method is also called a plasma-assisted chemical vapor deposition method or PECVD method, and various inorganic substances can be applied in a three-dimensional form with good coverage and adhesion, and without increasing the substrate temperature too much. This is a technique capable of forming a film.

通常のCVD法(化学的気相成長法)では、揮発・昇華した有機金属化合物が高温の基材表面に付着し、熱により分解反応が起き、熱的に安定な無機物の薄膜が生成されるというものである。このような通常のCVD法(熱CVD法とも称する)では、通常500℃以上の基板温度が必要であるため、プラスチック基材への製膜には使用することができない。   In ordinary CVD (chemical vapor deposition), volatile and sublimated organometallic compounds adhere to the surface of a high-temperature substrate, causing a decomposition reaction due to heat, producing a thermally stable inorganic thin film. That's it. Such a normal CVD method (also referred to as a thermal CVD method) normally requires a substrate temperature of 500 ° C. or higher, and cannot be used for forming a film on a plastic substrate.

一方、プラズマCVD法は、基材近傍の空間に電界を印加し、プラズマ状態となった気体が存在する空間(プラズマ空間)を発生させ、揮発・昇華した有機金属化合物がこのプラズマ空間に導入されて分解反応が起きた後に基材上に吹きつけられることにより、無機物の薄膜を形成するというものである。プラズマ空間内では、数%の高い割合の気体がイオンと電子に電離しており、ガスの温度は低く保たれるものの、電子温度は非常な高温のため、この高温の電子、あるいは低温ではあるがイオン・ラジカルなどの励起状態のガスと接するために無機膜の原料である有機金属化合物は低温でも分解することができる。したがって、無機物を製膜する基材についても低温化することができ、プラスチック基材上へも十分製膜することが可能な製膜方法である。   On the other hand, in the plasma CVD method, an electric field is applied to the space in the vicinity of the substrate to generate a space (plasma space) where a gas in a plasma state exists, and a volatilized / sublimated organometallic compound is introduced into the plasma space. The inorganic thin film is formed by spraying on the base material after the decomposition reaction occurs. In the plasma space, a high percentage of gas is ionized into ions and electrons, and although the temperature of the gas is kept low, the electron temperature is very high, so this high temperature electron or low temperature Is in contact with an excited state gas such as ions and radicals, so that the organometallic compound as the raw material of the inorganic film can be decomposed even at a low temperature. Therefore, it is a film forming method that can lower the temperature of a substrate on which an inorganic material is formed and can sufficiently form a film on a plastic substrate.

しかしながら、通常のプラズマCVD法においては、ガスに電界を印加して電離させ、プラズマ状態とする必要があるため、通常は、0.101kPa〜10.1kPa程度の減圧空間で製膜していたため、大面積のフィルムを製膜する際には設備が大きく操作が複雑であり、本発明では、特に、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間にガスバリア性薄膜を形成する原料ガスおよび放電ガスを含有する薄膜形成ガスを供給し、該放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、前記樹脂フィルムを励起した該ガスに晒すことにより該透明樹脂フィルム上にガスバリア性薄膜を形成する大気圧プラズマ法を適用することが好ましい。   However, in the normal plasma CVD method, it is necessary to apply an electric field to the gas to ionize it to be in a plasma state, and therefore, normally, the film was formed in a reduced pressure space of about 0.101 kPa to 10.1 kPa. When forming a film with a large area, the equipment is large and the operation is complicated, and in the present invention, in particular, the raw material gas and the discharge gas for forming a gas barrier thin film in the discharge space under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof are used. A thin film forming gas is supplied, a high frequency electric field is applied to the discharge space to excite the gas, and the resin film is exposed to the excited gas to form a gas barrier thin film on the transparent resin film It is preferable to apply the atmospheric pressure plasma method.

以下、本発明に係る大気圧プラズマ法について説明する。   Hereinafter, the atmospheric pressure plasma method according to the present invention will be described.

本発明に係る密着膜、セラミック膜、保護膜等の積層膜の形成や、前記ポリマー膜をプラズマ重合により形成するための大気圧プラズマ法としては、特開平10−154598号公報や特開2003−49272号公報、WO02/048428号パンフレットなどに記載されている薄膜形成方法を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載されている薄膜形成方法が、緻密でガスバリア性が高い圧縮応力の小さいセラミック膜を形成するには好ましく、それにより、薄膜形成ガスを前記のように選択しまた形成条件をそれぞれ調整することで、樹脂基材上に、プラズマ重合によるポリマー膜の形成や、密着膜、セラミック膜、保護膜等のガスバリア層を形成することができる。また、ロール状の元巻きからウエブ状の基材を繰り出して、これらを連続的に形成することも出来る。   As an atmospheric pressure plasma method for forming a laminated film such as an adhesion film, a ceramic film or a protective film according to the present invention or forming the polymer film by plasma polymerization, JP-A-10-154598 and JP-A-2003-2003 The thin film forming method described in Japanese Patent No. 49272, the pamphlet of WO 02/048428, etc. can be used, but the thin film forming method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-68143 is a dense compressive stress with high gas barrier properties. It is preferable to form a ceramic film having a small thickness, whereby the formation of a polymer film by plasma polymerization or adhesion on a resin substrate by selecting the thin film forming gas as described above and adjusting the formation conditions respectively. A gas barrier layer such as a film, a ceramic film, or a protective film can be formed. Moreover, a web-like base material is drawn out from a roll-like original winding, and these can be continuously formed.

本発明に係る上記の大気圧プラズマ法は、大気圧もしくはその近傍の圧力下で行われるが、大気圧もしくはその近傍の圧力とは20kPa〜110kPa程度であり、本発明に記載の良好な効果を得るためには、93kPa〜104kPaが好ましい。   The above atmospheric pressure plasma method according to the present invention is performed under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof. The atmospheric pressure or the pressure in the vicinity thereof is about 20 kPa to 110 kPa, and the good effects described in the present invention are obtained. In order to obtain, 93 kPa-104 kPa are preferable.

本発明における放電条件は、放電空間に異なる周波数の電界を2つ以上印加したもので、第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳した電界を印可する方法が好ましい。   The discharge condition in the present invention is that two or more electric fields having different frequencies are applied to the discharge space, and a method of applying an electric field in which the first high-frequency electric field and the second high-frequency electric field are superimposed is preferable.

第1の高周波電界の周波数ω1より第2の高周波電界の周波数ω2が高く、且つ第1の高周波電界の強さV1と、第2の高周波電界の強さV2と、放電開始電界の強さIVとの関係が、
V1≧IV>V2
または V1>IV≧V2 を満たし、第2の高周波電界の出力密度が、1W/cm2以上であることが好ましい。
The frequency ω2 of the second high-frequency electric field is higher than the frequency ω1 of the first high-frequency electric field, the strength V1 of the first high-frequency electric field, the strength V2 of the second high-frequency electric field, and the strength IV of the discharge start electric field IV. Relationship with
V1 ≧ IV> V2
Alternatively, it is preferable that V1> IV ≧ V2 is satisfied and the output density of the second high-frequency electric field is 1 W / cm 2 or more.

高周波とは、少なくとも0.5kHzの周波数を有するものを言う。   High frequency refers to one having a frequency of at least 0.5 kHz.

重畳する高周波電界が、ともにサイン波である場合、第1の高周波電界の周波数ω1と該周波数ω1より高い第2の高周波電界の周波数ω2とを重ね合わせた成分となり、その波形は周波数ω1のサイン波上に、それより高い周波数ω2のサイン波が重なった鋸歯状の波形となる。   When the superposed high-frequency electric field is both a sine wave, the frequency ω1 of the first high-frequency electric field and the frequency ω2 of the second high-frequency electric field higher than the frequency ω1 are superimposed, and the waveform is a sine of the frequency ω1. A sawtooth waveform in which a sine wave having a higher frequency ω2 is superimposed on the wave is obtained.

本発明において、放電開始電界の強さとは、実際の薄膜形成方法に使用される放電空間(電極の構成など)および反応条件(ガス条件など)において放電を起こすことの出来る最低電界強度のことを指す。放電開始電界強度は、放電空間に供給されるガス種や電極の誘電体種または電極間距離などによって多少変動するが、同じ放電空間においては、放電ガスの放電開始電界強度に支配される。   In the present invention, the strength of the electric field at which discharge starts is the lowest electric field intensity that can cause discharge in the discharge space (such as electrode configuration) and reaction conditions (such as gas conditions) used in the actual thin film formation method. Point to. The discharge start electric field strength varies somewhat depending on the type of gas supplied to the discharge space, the dielectric type of the electrode, or the distance between the electrodes, but is controlled by the discharge start electric field strength of the discharge gas in the same discharge space.

上記で述べたような高周波電界を放電空間に印加することによって、薄膜形成可能な放電を起こし、高品位な薄膜形成に必要な高密度プラズマを発生することが出来ると推定される。   By applying a high-frequency electric field as described above to the discharge space, it is presumed that a discharge capable of forming a thin film is generated and high-density plasma necessary for forming a high-quality thin film can be generated.

ここで重要なのは、このような高周波電界が対向する電極間に印加され、すなわち、同じ放電空間に印加されることである。特開平11−16696号公報のように、印加電極を2つ併置し、離間した、異なる放電空間それぞれに、異なる高周波電界を印加する方法は好ましくない。   What is important here is that such a high-frequency electric field is applied between the opposing electrodes, that is, applied to the same discharge space. As in JP-A-11-16696, a method of applying two high-frequency electric fields to two different discharge spaces in which two application electrodes are arranged side by side is not preferable.

上記でサイン波等の連続波の重畳について説明したが、これに限られるものではなく、両方パルス波であっても、一方が連続波でもう一方がパルス波であってもかまわない。また、更に周波数の異なる第3の電界を有していてもよい。   Although the superposition of continuous waves such as sine waves has been described above, the present invention is not limited to this, and both pulse waves may be used, one of them may be a continuous wave and the other may be a pulse wave. Further, a third electric field having a different frequency may be included.

上記本発明の高周波電界を、同一放電空間に印加する具体的な方法としては、例えば、対向電極を構成する第1電極に周波数ω1であって電界強度V1である第1の高周波電界を印加する第1電源を接続し、第2電極に周波数ω2であって電界強度V2である第2の高周波電界を印加する第2電源を接続した大気圧プラズマ放電処理装置を用いる。   As a specific method for applying the high-frequency electric field of the present invention to the same discharge space, for example, the first high-frequency electric field having the frequency ω1 and the electric field strength V1 is applied to the first electrode constituting the counter electrode. An atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus in which a first power source is connected and a second power source for applying a second high-frequency electric field having a frequency ω2 and an electric field strength V2 is connected to the second electrode is used.

上記の大気圧プラズマ放電処理装置には、対向電極間に、放電ガスと薄膜形成ガスとを供給するガス供給手段を備える。更に、電極の温度を制御する電極温度制御手段を有することが好ましい。   The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus includes a gas supply unit that supplies a discharge gas and a thin film forming gas between the counter electrodes. Furthermore, it is preferable to have an electrode temperature control means for controlling the temperature of the electrode.

また、第1電極、第1電源またはそれらの間の何れかには第1フィルタを、また第2電極、第2電源またはそれらの間の何れかには第2フィルタを接続することが好ましく、第1フィルタは第1電源から第1電極への第1の高周波電界の電流を通過しやすくし、第2の高周波電界の電流をアースして、第2電源から第1電源への第2の高周波電界の電流を通過しにくくする。また、第2フィルタはその逆で、第2電源から第2電極への第2の高周波電界の電流を通過しやすくし、第1の高周波電界の電流をアースして、第1電源から第2電源への第1の高周波電界の電流を通過しにくくする機能が備わっているものを使用する。ここで、通過しにくいとは、好ましくは、電流の20%以下、より好ましくは10%以下しか通さないことをいう。逆に通過しやすいとは、好ましくは電流の80%以上、より好ましくは90%以上を通すことをいう。   Further, it is preferable to connect the first filter to the first electrode, the first power source or any of them, and connect the second filter to the second electrode, the second power source or any of them, The first filter facilitates the passage of the first high-frequency electric field current from the first power source to the first electrode, grounds the second high-frequency electric field current, and the second filter from the second power source to the first power source. It makes it difficult to pass the current of the high frequency electric field. On the other hand, the second filter makes it easy to pass the current of the second high-frequency electric field from the second power source to the second electrode, grounds the current of the first high-frequency electric field, and the second power from the first power source. A power supply having a function of making it difficult to pass the current of the first high-frequency electric field to the power supply is used. Here, being difficult to pass means that it preferably passes only 20% or less of the current, more preferably 10% or less. On the contrary, being easy to pass means preferably passing 80% or more of the current, more preferably 90% or more.

例えば、第1フィルタとしては、第2電源の周波数に応じて数10pF〜数万pFのコンデンサ、もしくは数μH程度のコイルを用いることが出来る。第2フィルタとしては、第1電源の周波数に応じて10μH以上のコイルを用い、これらのコイルまたはコンデンサを介してアース接地することでフィルタとして使用出来る。   For example, as the first filter, a capacitor of several tens of pF to several tens of thousands of pF or a coil of about several μH can be used depending on the frequency of the second power source. As the second filter, a coil of 10 μH or more is used according to the frequency of the first power supply, and it can be used as a filter by grounding through these coils or capacitors.

更に、本発明の大気圧プラズマ放電処理装置の第1電源は、第2電源より高い電界強度を印加出来る能力を有していることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the first power source of the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention has a capability of applying a higher electric field strength than the second power source.

ここで、本発明でいう印加電界強度と放電開始電界強度は、下記の方法で測定されたものをいう。   Here, the applied electric field strength and the discharge starting electric field strength referred to in the present invention are those measured by the following method.

印加電界強度V1及びV2(単位:kV/mm)の測定方法:
各電極部に高周波電圧プローブ(P6015A)を設置し、該高周波電圧プローブの出力信号をオシロスコープ(Tektronix社製、TDS3012B)に接続し、所定の時点の電界強度を測定する。
Measuring method of applied electric field strengths V1 and V2 (unit: kV / mm):
A high-frequency voltage probe (P6015A) is installed in each electrode portion, and an output signal of the high-frequency voltage probe is connected to an oscilloscope (Tektronix, TDS3012B), and the electric field strength at a predetermined time is measured.

放電開始電界強度IV(単位:kV/mm)の測定方法:
電極間に放電ガスを供給し、この電極間の電界強度を増大させていき、放電が始まる電界強度を放電開始電界強度IVと定義する。測定器は上記印加電界強度測定と同じである。
Measuring method of electric discharge starting electric field intensity IV (unit: kV / mm):
A discharge gas is supplied between the electrodes, the electric field strength between the electrodes is increased, and the electric field strength at which discharge starts is defined as a discharge starting electric field strength IV. The measuring instrument is the same as the applied electric field strength measurement.

なお、上記測定に使用する高周波電圧プローブとオシロスコープによる電界強度の測定位置については、後述の図4に示してある。   Note that the measurement position of the electric field intensity by the high-frequency voltage probe and oscilloscope used for the measurement is shown in FIG. 4 described later.

本発明で規定する放電条件をとることにより、例え窒素ガスのように放電開始電界強度が高い放電ガスでも、放電を開始し、高密度で安定なプラズマ状態を維持出来、高性能な薄膜形成を行うことが出来る。   By adopting the discharge conditions specified in the present invention, even a discharge gas having a high discharge starting electric field strength, such as nitrogen gas, can start discharge, maintain a high density and stable plasma state, and form a high-performance thin film. Can be done.

上記の測定により放電ガスを窒素ガスとした場合、その放電開始電界強度IV(1/2Vp−p)は3.7kV/mm程度であり、従って、上記の関係において、第1の印加電界強度を、V1≧3.7kV/mmとして印加することによって窒素ガスを励起し、プラズマ状態にすることが出来る。   When the discharge gas is nitrogen gas by the above measurement, the discharge start electric field strength IV (1/2 Vp-p) is about 3.7 kV / mm. Therefore, in the above relationship, the first applied electric field strength is By applying V1 ≧ 3.7 kV / mm, the nitrogen gas can be excited to be in a plasma state.

ここで、第1電源の周波数としては、200kHz以下が好ましく用いることが出来る。またこの電界波形としては、連続波でもパルス波でもよい。下限は1kHz程度が望ましい。   Here, the frequency of the first power source is preferably 200 kHz or less. The electric field waveform may be a continuous wave or a pulse wave. The lower limit is preferably about 1 kHz.

一方、第2電源の周波数としては、800kHz以上が好ましく用いられる。この第2電源の周波数が高い程、プラズマ密度が高くなり、緻密で良質な薄膜が得られる。上限は200MHz程度が望ましい。   On the other hand, the frequency of the second power source is preferably 800 kHz or more. The higher the frequency of the second power source, the higher the plasma density, and a dense and high-quality thin film can be obtained. The upper limit is preferably about 200 MHz.

このような2つの電源から高周波電界を印加することは、第1の高周波電界によって高い放電開始電界強度を有する放電ガスの放電を開始するのに必要であり、また第2の高周波電界の高い周波数および高い出力密度によりプラズマ密度を高くして緻密で良質な薄膜を形成することが本発明の重要な点である。   The application of a high frequency electric field from such two power sources is necessary to start the discharge of a discharge gas having a high discharge start electric field strength by the first high frequency electric field, and the high frequency of the second high frequency electric field. In addition, it is an important point of the present invention to form a dense and high-quality thin film by increasing the plasma density with a high power density.

また、第1の高周波電界の出力密度を高くすることで、放電の均一性を維持したまま、第2の高周波電界の出力密度を向上させることができる。これにより、更なる均一高密度プラズマが生成でき、更なる製膜速度の向上と、膜質の向上が両立出来る。   Also, by increasing the output density of the first high-frequency electric field, the output density of the second high-frequency electric field can be improved while maintaining the uniformity of discharge. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film formation speed and an improvement in film quality can be achieved.

本発明に用いられる大気圧プラズマ放電処理装置は、上述のように、対向電極の間で放電させ、前記対向電極間に導入したガスをプラズマ状態とし、前記対向電極間に静置あるいは電極間を移送される基材を該プラズマ状態のガスに晒すことによって、該基材の上に薄膜を形成させるものである。また他の方式として、大気圧プラズマ放電処理装置は、上記同様の対向電極間で放電させ、該対向電極間に導入したガスを励起しまたはプラズマ状態とし、該対向電極外にジェット状に励起またはプラズマ状態のガスを吹き出し、該対向電極の近傍にある基材(静置していても移送されていてもよい)を晒すことによって該基材の上に薄膜を形成させるジェット方式の装置がある。   As described above, the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus used in the present invention discharges between the counter electrodes, puts the gas introduced between the counter electrodes into a plasma state, and places the gas between the counter electrodes or between the electrodes. By exposing the substrate to be transferred to the plasma state gas, a thin film is formed on the substrate. As another method, the atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus discharges between the counter electrodes similar to the above, excites the gas introduced between the counter electrodes or puts it in a plasma state, and excites or jets the gas outside the counter electrode. There is a jet type apparatus that blows out a plasma gas and exposes a substrate (which may be stationary or transferred) in the vicinity of the counter electrode to form a thin film on the substrate. .

図10は、本発明に有用なジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示した概略図である。   FIG. 10 is a schematic view showing an example of a jet type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus useful for the present invention.

ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置は、プラズマ放電処理装置、二つの電源を有する電界印加手段の他に、図10では図示してない(後述の図11に図示してある)が、ガス供給手段、電極温度調節手段を有している装置である。   In addition to the plasma discharge processing apparatus and the electric field applying means having two power supplies, the jet type atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus is not shown in FIG. And an electrode temperature adjusting means.

大気圧プラズマ放電処理装置10は、第1電極11と第2電極12から構成されている対向電極を有しており、該対向電極間に、第1電極11からは第1電源21からの周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界が印加され、また第2電極12からは第2電源22からの周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界が印加されるようになっている。第1電源21は、第2電源22より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加して、また第1電源21の第1の周波数ω1は、第2電源22の第2の周波数ω2より低い周波数を印加する。   The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus 10 has a counter electrode composed of a first electrode 11 and a second electrode 12, and the frequency from the first power source 21 is from the first electrode 11 between the counter electrodes. A first high frequency electric field of ω1, electric field strength V1, and current I1 is applied, and a second high frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 from the second power source 22 is applied from the second electrode 12. It is like that. The first power supply 21 applies a higher high-frequency electric field strength (V1> V2) than the second power supply 22, and the first frequency ω1 of the first power supply 21 is lower than the second frequency ω2 of the second power supply 22. Apply frequency.

第1電極11と第1電源21との間には、第1フィルタ23が設置されており、第1電源21から第1電極11への電流を通過しやすくし、第2電源22からの電流をアースして、第2電源22から第1電源21への電流が通過しにくくなるように設計されている。   A first filter 23 is installed between the first electrode 11 and the first power source 21 to facilitate passage of current from the first power source 21 to the first electrode 11, and current from the second power source 22. Is designed so that the current from the second power source 22 to the first power source 21 is less likely to pass through.

また、第2電極12と第2電源22との間には、第2フィルター24が設置されており、第2電源22から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源21からの電流をアースして、第1電源21から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   In addition, a second filter 24 is installed between the second electrode 12 and the second power source 22 to facilitate passage of current from the second power source 22 to the second electrode, and from the first power source 21. It is designed to ground the current and make it difficult to pass the current from the first power source 21 to the second power source.

第1電極11と第2電極12との対向電極間(放電空間)13に、後述の図11に図示してあるようなガス供給手段から前述した反応ガスG(薄膜形成ガス)を導入し、第1電源21と第2電源22により第1電極11と第2電極12間に、前述した高周波電界を印加して放電を発生させ、前述した反応ガスG(薄膜形成ガス)をプラズマ状態にしながら対向電極の下側(紙面下側)にジェット状に吹き出させて、対向電極下面と基材Fとで作る処理空間をプラズマ状態のガスG°で満たし、図示していない基材の元巻き(アンワインダ)から巻きほぐされて搬送して来るか、あるいは前工程から搬送して来る基材Fの上に、処理位置14付近で薄膜を形成させる。薄膜形成中、後述の図11に図示してあるような電極温度調節手段から媒体が配管を通って電極を加熱または冷却する。プラズマ放電処理の際における基材の温度によっては、得られる薄膜の物性や組成等は変化することがあり、これに対して適宜制御することが望ましい。温度調節の媒体としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が好ましく用いられる。プラズマ放電処理の際、基材の幅手方向あるいは長手方向での温度ムラが出来るだけ発生しないように電極の内部の温度を均等に調節することが望まれる。   The aforementioned reactive gas G (thin film forming gas) is introduced into the space between the opposing electrodes (discharge space) 13 between the first electrode 11 and the second electrode 12 from a gas supply means as shown in FIG. While applying the above-described high-frequency electric field between the first electrode 11 and the second electrode 12 by the first power source 21 and the second power source 22 to generate discharge, the above-described reaction gas G (thin film forming gas) is in a plasma state. The substrate is blown out in the form of a jet below the counter electrode (at the bottom of the paper) to fill the processing space formed by the bottom surface of the counter electrode and the base material F with a gas G ° in a plasma state, A thin film is formed in the vicinity of the processing position 14 on the substrate F which is unwound from the unwinder) and conveyed. During the thin film formation, the medium heats or cools the electrode through the pipe from the electrode temperature adjusting means as shown in FIG. Depending on the temperature of the substrate during the plasma discharge treatment, the physical properties and composition of the resulting thin film may change, and it is desirable to appropriately control this. As the temperature control medium, an insulating material such as distilled water or oil is preferably used. During the plasma discharge treatment, it is desirable to uniformly adjust the temperature inside the electrode so that temperature unevenness in the width direction or longitudinal direction of the substrate does not occur as much as possible.

また、図9に前述の印加電界強度と放電開始電界強度の測定に使用する測定器と測定位置を示した。25及び26は高周波電圧プローブであり、27及び28はオシロスコープである。   FIG. 9 shows a measuring instrument and a measurement position used for measuring the applied electric field strength and the discharge starting electric field strength. Reference numerals 25 and 26 are high-frequency voltage probes, and reference numerals 27 and 28 are oscilloscopes.

ジェット方式の大気圧プラズマ放電処理装置を、基材Fの搬送方向と平行に複数台並べ、同時に同じプラズマ状態のガスを放電させることにより、同一位置に複数層の薄膜を形成可能となり、短時間で所望の膜厚を形成可能となる。また基材Fの搬送方向と平行に複数台並べ、各装置に異なる薄膜形成ガスを供給して異なったプラズマ状態のガスをジェット噴射すれば、異なった層の積層薄膜を形成することも出来る。   By arranging a plurality of jet-type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses in parallel with the transport direction of the base material F and simultaneously discharging gas in the same plasma state, it becomes possible to form a plurality of thin films at the same position, and for a short time. Thus, a desired film thickness can be formed. If a plurality of units are arranged in parallel with the conveying direction of the base material F, different thin film forming gases are supplied to each apparatus and different plasma state gases are jetted, it is also possible to form laminated thin films having different layers.

図11は本発明に有用な対向電極間で基材を処理する方式の大気圧プラズマ放電処理装置の一例を示す概略図である。   FIG. 11 is a schematic view showing an example of an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus that treats a substrate between counter electrodes useful for the present invention.

本発明に係る大気圧プラズマ放電処理装置は、少なくとも、プラズマ放電処理装置300、二つの電源を有する電界印加手段400、ガス供給手段500、電極温度調節手段600を有している装置である。   The atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus according to the present invention is an apparatus having at least a plasma discharge treatment apparatus 300, an electric field application means 400 having two power supplies, a gas supply means 500, and an electrode temperature adjustment means 600.

ロール回転電極(第1電極)35と角筒型固定電極群(第2電極)(以下角筒型固定電極群を固定電極群と記す)36との対向電極間32(以下対向電極間を放電空間32とも記す)で、基材Fをプラズマ放電処理して薄膜を形成するものである。   Between the counter electrodes 32 (hereinafter referred to as discharge between the counter electrodes) between the roll rotating electrode (first electrode) 35 and the square tube type fixed electrode group (second electrode) 36 (hereinafter, the square tube type fixed electrode group is referred to as a fixed electrode group). In this case, the base material F is plasma-discharged to form a thin film.

ロール回転電極35と固定電極群36との間に形成された放電空間32に、ロール回転電極35には第1電源41から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また固定電極群36には第2電源42から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   In the discharge space 32 formed between the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36, the roll rotating electrode 35 receives a first high-frequency electric field of frequency ω1, electric field strength V1, current I1 from the first power source 41, and A second high-frequency electric field having a frequency ω2, an electric field strength V2, and a current I2 is applied to the fixed electrode group 36 from the second power source 42.

ロール回転電極35と第1電源41との間には、第1フィルタ43が設置されており、第1フィルタ43は第1電源41から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源42からの電流をアースして、第2電源42から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、固定電極群36と第2電源42との間には、第2フィルタ44が設置されており、第2フィルター44は、第2電源42から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源41からの電流をアースして、第1電源41から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 43 is installed between the roll rotation electrode 35 and the first power supply 41. The first filter 43 facilitates the passage of current from the first power supply 41 to the first electrode, and the second power supply. It is designed to ground the current from 42 and make it difficult to pass the current from the second power source 42 to the first power source. In addition, a second filter 44 is installed between the fixed electrode group 36 and the second power source 42, and the second filter 44 facilitates passage of current from the second power source 42 to the second electrode, It is designed to ground the current from the first power supply 41 and make it difficult to pass the current from the first power supply 41 to the second power supply.

なお、本発明においては、ロール回転電極35を第2電極、また角筒型固定電極群36を第1電極としてもよい。何れにしろ第1電極には第1電源が、また第2電極には第2電源が接続される。第1電源は第2電源より高い高周波電界強度(V1>V2)を印加することが好ましい。また、周波数はω1<ω2となる能力を有している。   In the present invention, the roll rotation electrode 35 may be the second electrode, and the rectangular tube-shaped fixed electrode group 36 may be the first electrode. In any case, the first power source is connected to the first electrode, and the second power source is connected to the second electrode. The first power source preferably applies a higher high-frequency electric field strength (V1> V2) than the second power source. Further, the frequency has the ability to satisfy ω1 <ω2.

また、電流はI1<I2となることが好ましい。第1の高周波電界の電流I1は、好ましくは0.3mA/cm2〜20mA/cm2、さらに好ましくは1.0mA/cm2〜20mA/cm2である。また、第2の高周波電界の電流I2は、好ましくは10mA/cm2〜100mA/cm2、さらに好ましくは20mA/cm2〜100mA/cm2である。The current is preferably I1 <I2. Current I1 of the first high-frequency electric field is preferably 0.3mA / cm 2 ~20mA / cm 2 , more preferably at 1.0mA / cm 2 ~20mA / cm 2 . Furthermore, current I2 of the second high-frequency electric field is preferably 10mA / cm 2 ~100mA / cm 2 , more preferably 20mA / cm 2 ~100mA / cm 2 .

ガス供給手段500のガス発生装置51で発生させた薄膜形成ガスGは、不図示のガス流量調整手段により流量を制御して給気口52よりプラズマ放電処理容器31内に導入する。   The thin film forming gas G generated by the gas generator 51 of the gas supply means 500 is introduced into the plasma discharge processing vessel 31 from the air supply port 52 while the flow rate is controlled by a gas flow rate adjusting means (not shown).

基材Fを、図示されていない元巻きから巻きほぐして搬送されて来るか、または前工程から矢印方向に搬送されて来て、ガイドローラ64を経てニップローラ65で基材に同伴されて来る空気等を遮断し、ロール回転電極35に接触したまま巻き回しながら角筒型固定電極群36との間に移送する。この時、ガイドローラ64の直径は150mm以上とする。   The substrate F is unwound from the original winding (not shown) and conveyed, or is conveyed in the direction of the arrow from the previous process, and is accompanied by the nip roller 65 through the guide roller 64 and the substrate. And the like, and while being wound while being in contact with the roll rotating electrode 35, it is transferred to and from the rectangular tube fixed electrode group 36. At this time, the diameter of the guide roller 64 is 150 mm or more.

移送中にロール回転電極35と固定電極群36との両方から電界をかけ、対向電極間(放電空間)32で放電プラズマを発生させる。基材Fはロール回転電極35に接触したまま巻き回されながらプラズマ状態のガスにより薄膜を形成する。   An electric field is applied from both the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36 during the transfer, and discharge plasma is generated between the counter electrodes (discharge space) 32. The base material F forms a thin film with a gas in a plasma state while being wound while being in contact with the roll rotating electrode 35.

なお、角筒型固定電極の数は、上記ロール電極の円周より大きな円周上に沿って複数本設置されており、該電極の放電面積はロール回転電極35に対向している全ての角筒型固定電極のロール回転電極35と対向する面の面積の和で表される。   A plurality of rectangular tube-shaped fixed electrodes are provided along a circumference larger than the circumference of the roll electrode, and the discharge areas of the electrodes are all the corners facing the roll rotating electrode 35. It is represented by the sum of the areas of the surface of the cylindrical fixed electrode facing the roll rotation electrode 35.

基材Fは、ニップローラ66、ガイドローラ67を経て、図示してない巻き取り機で巻き取るか、次工程に移送する。この時、ガイドローラ67の直径は150mm以上とする。   The base material F passes through the nip roller 66 and the guide roller 67 and is wound up by a winder (not shown) or transferred to the next process. At this time, the diameter of the guide roller 67 is 150 mm or more.

放電処理済みの処理排ガスG′は排気口53より排出する。   Discharged treated exhaust gas G ′ is discharged from the exhaust port 53.

薄膜形成中、ロール回転電極35及び固定電極群36を加熱または冷却するために、電極温度調節手段600で温度を調節した媒体を、送液ポンプPで配管61を経て両電極に送り、電極内側から温度を調節する。なお、68及び69はプラズマ放電処理容器31と外界とを仕切る仕切板である。   During the thin film formation, in order to heat or cool the roll rotating electrode 35 and the fixed electrode group 36, the medium whose temperature is adjusted by the electrode temperature adjusting means 600 is sent to both electrodes by the liquid feed pump P through the pipe 61, Adjust the temperature from Reference numerals 68 and 69 denote partition plates that partition the plasma discharge processing vessel 31 from the outside.

図12は、回転するロール電極と、該ロール電極に対向する角筒型電極を有し、該電極間に周波数の異なる第1の高周波電界と第2の高周波電界とを重畳し印加するプラズマ放電処理工程を有する無接触搬送方式のプラズマ放電処理装置の一例を示す。   FIG. 12 shows a plasma discharge having a rotating roll electrode and a rectangular tube electrode facing the roll electrode, and applying a first high frequency electric field and a second high frequency electric field with different frequencies superimposed between the electrodes. An example of a non-contact conveyance type plasma discharge processing apparatus having a processing step is shown.

ロール状の基材元巻きから繰り出された基材Fは、本発明で規定するそれぞれの曲率半径となるように設計された無接触搬送装置(フロータ)14Aを介し、ニップローラ200、仕切板220を経て放電処理室31に入り、回転するロール電極10Aに抱かれ、密着して移送され、対向する角筒型電極10aとの間に形成される放電部100Aにおいて、プラズマ放電処理が施される(反応ガスGは、反応ガス供給部30Aから供給され、処理後のガスG′はそれぞれ排出口40Aから排出される。)。その後、ニップローラ210、仕切板230を経て放電処理室から一旦出た後、処理面が反転ローラと接触しないよう、別の無接触搬送装置(フロータ)14Bにより搬送方向を逆転され、再び、同様の放電処理室に入り、連続して処理を受ける。この装置では、回転するロール電極と、各ロール電極に対向する三つの角筒型電極から構成される放電処理室31が3つ連続したプラズマ放電処理装置を示している。勿論、角筒型電極は、各放電処理室に一つでも、また更に多数配置されていてもよい。   The base material F fed out from the roll-shaped base material winding is provided with a nip roller 200 and a partition plate 220 via a non-contact conveying device (floater) 14A designed to have respective curvature radii defined in the present invention. Then, it enters the discharge treatment chamber 31, is held by the rotating roll electrode 10A, is transferred in close contact, and is subjected to plasma discharge treatment in the discharge portion 100A formed between the opposing rectangular tube electrodes 10a ( The reactive gas G is supplied from the reactive gas supply unit 30A, and the processed gas G ′ is discharged from the discharge port 40A). After that, after exiting the discharge processing chamber through the nip roller 210 and the partition plate 230, the conveying direction is reversed by another non-contact conveying device (floater) 14B so that the processing surface does not come into contact with the reversing roller. Enter the discharge treatment chamber and receive treatment continuously. This apparatus shows a plasma discharge processing apparatus in which three discharge processing chambers 31 each including a rotating roll electrode and three rectangular tube-shaped electrodes facing each roll electrode are continuous. Of course, one or more square tube electrodes may be arranged in each discharge treatment chamber.

いずれにしても、気体が吹き出し口より噴出することで連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置14A〜14Dにより、プラズマ放電処理を受けた面は無接触で、本発明で規定する曲面に沿って表面を搬送されつつ、この例では3つの放電処理室にてプラズマ放電処理を受ける。   In any case, the surfaces subjected to the plasma discharge treatment are non-contact by the non-contact conveying devices 14A to 14D that support the continuously running web by the gas being ejected from the outlet, and are curved surfaces defined in the present invention. In this example, plasma discharge treatment is performed in three discharge treatment chambers while the surface is conveyed along the surface.

最後の無接触搬送装置(フロータ)を介して、放電処理面は無接触で、処理後の基材Fは、巻き取り工程に移送され、ワインダにより巻き取られる。   Via the last non-contact conveyance device (floater), the discharge treatment surface is non-contact, and the treated substrate F is transferred to a winding process and wound by a winder.

また、この装置においては、無接触搬送装置は、プラズマ放電処理の直前に設けられており、プラズマ放電処理による急激な温度上昇による基材の収縮等、変形を避けるための余熱手段としても使用することが出来る。   Further, in this apparatus, the non-contact transfer device is provided immediately before the plasma discharge treatment, and is also used as a preheating means for avoiding deformation such as shrinkage of the base material due to a rapid temperature rise by the plasma discharge treatment. I can do it.

尚、図12に示された、ロール電極10A、10B、10C、また角筒型電極についても、前記同様のまた、後に詳述するように、導電性の金属質母材上に誘電体が被覆された構造を有する。   As for the roll electrodes 10A, 10B, 10C and the rectangular tube type electrode shown in FIG. 12, a dielectric is coated on a conductive metallic base material as described above and as described in detail later. Has a structured.

対向するロール電極と角筒型電極間の距離についても、誘電体表面同士の距離で、均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   The distance between the facing roll electrode and the rectangular tube type electrode is preferably 0.1 to 20 mm, particularly preferably 0.5 to 2 mm from the viewpoint of performing uniform discharge as the distance between the dielectric surfaces.

固定電極(この場合角筒型電極)の数は、ここでは円筒電極の円周上に沿って3つ配置されているが、1本でもまた複数本設置しても構わない。電極の放電面積は回転するロール電極に対向している全ての固定電極のロール電極に対向する面の面積の和で表される。複数本設置することで放電面積を大きくすることが出来る。   Here, three fixed electrodes (in this case, rectangular tube electrodes) are arranged along the circumference of the cylindrical electrode, but one or more may be provided. The discharge area of the electrode is represented by the sum of the areas of the surfaces of all the fixed electrodes facing the rotating roll electrode facing the roll electrode. The discharge area can be increased by installing a plurality.

また、プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっており、放電中の温度調節が行えるようになっていることが好ましく、これも同様である。   In addition, in order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the base material F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated, It is preferable to be able to adjust the temperature during discharge, and this is also the same.

図12におけるプラズマ放電装置は、各ロール電極、角筒型電極間に形成される放電部100A〜100Cにおいて、基材Fを、プラズマ放電処理して薄膜の形成或いは表面改質処理を行うものである。   The plasma discharge apparatus in FIG. 12 performs a thin film formation or a surface modification process by performing a plasma discharge process on the substrate F in the discharge portions 100A to 100C formed between the roll electrodes and the rectangular tube type electrodes. is there.

各ロール電極を第1電極、また角筒型電極を第2電極として、ロール電極10Aと角筒型電極10a間に、例えばロール電極10Aには第1電源91から周波数ω1、電界強度V1、電流I1の第1の高周波電界を、また対向する角筒型電極10aには第2電源92から周波数ω2、電界強度V2、電流I2の第2の高周波電界をかけるようになっている。   Each roll electrode is a first electrode, and a square tube electrode is a second electrode. Between the roll electrode 10A and the square tube electrode 10a, for example, the roll electrode 10A is supplied with frequency ω1, electric field strength V1, current from the first power source 91. A first high-frequency electric field of I1 is applied, and a second high-frequency electric field of frequency ω2, electric field strength V2, and current I2 is applied from the second power source 92 to the opposing rectangular tube electrode 10a.

ロール電極10A(第1電極)と第1電源91との間には、第1フィルタ93が設置されており、第1フィルタ93は第1電源91から第1電極への電流を通過しやすくし、第2電源92からの電流をアースして、第2電源92から第1電源への電流を通過しにくくするように設計されている。また、対向する角筒型電極10a(第2電極)と第2電源92との間には、第2フィルタ94が設置されており、第2フィルター94は、第2電源92から第2電極への電流を通過しやすくし、第1電源91からの電流をアースして、第1電源91から第2電源への電流を通過しにくくするように設計されている。   A first filter 93 is installed between the roll electrode 10A (first electrode) and the first power source 91, and the first filter 93 facilitates the passage of current from the first power source 91 to the first electrode. It is designed to ground the current from the second power source 92 and make it difficult to pass the current from the second power source 92 to the first power source. Further, a second filter 94 is installed between the opposing rectangular tube electrode 10a (second electrode) and the second power source 92, and the second filter 94 is connected from the second power source 92 to the second electrode. It is designed so that the current from the first power supply 91 is grounded and the current from the first power supply 91 to the second power supply is difficult to pass.

また、ロール電極10B、および角筒型電極10bに、またロール電極10C、および10c間にも同様に、ロール電極10B、またロール電極10Cを第1の電極とし、角筒型電極10b、および10cを第2の電極として、同様に、第1電源91およびフィルタ93が、また、第2の電極には第2電源92、およびフィルタ94が接続され、同様に動作する。   Similarly, between the roll electrode 10B and the rectangular tube electrode 10b, and between the roll electrodes 10C and 10c, the roll electrode 10B and the roll electrode 10C are the first electrodes, and the rectangular tube electrodes 10b and 10c. Similarly, the first power source 91 and the filter 93 are connected to the second electrode, and the second power source 92 and the filter 94 are connected to the second electrode.

図13は、図11、図12に示したロール回転電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。   FIG. 13 is a perspective view showing an example of the structure of the conductive metallic base material of the roll rotating electrode shown in FIGS. 11 and 12 and the dielectric material coated thereon.

図13において、ロール電極35aは導電性の金属質母材35Aとその上に誘電体35Bが被覆されたものである。プラズマ放電処理中の電極表面温度を制御し、また、基材Fの表面温度を所定値に保つため、温度調節用の媒体(水もしくはシリコンオイル等)が循環できる構造となっている。   In FIG. 13, a roll electrode 35a is formed by covering a conductive metallic base material 35A and a dielectric 35B thereon. In order to control the electrode surface temperature during the plasma discharge treatment and to keep the surface temperature of the substrate F at a predetermined value, a temperature adjusting medium (such as water or silicon oil) can be circulated.

図14は、角筒型電極の導電性の金属質母材とその上に被覆されている誘電体の構造の一例を示す斜視図である。   FIG. 14 is a perspective view showing an example of the structure of a conductive metallic base material of a rectangular tube type electrode and a dielectric material coated thereon.

図14において、角筒型電極36aは、導電性の金属質母材36Aに対し、図12同様の誘電体36Bの被覆を有しており、該電極の構造は金属質のパイプになっていて、それがジャケットとなり、放電中の温度調節が行えるようになっている。   In FIG. 14, a rectangular tube electrode 36a has a coating of a dielectric 36B similar to that shown in FIG. 12 on a conductive metallic base material 36A, and the structure of the electrode is a metallic pipe. , It becomes a jacket so that the temperature can be adjusted during discharge.

図14に示した角筒型電極36aは、円筒型電極でもよいが、角筒型電極は円筒型電極に比べて、放電範囲(放電面積)を広げる効果があるので、本発明に好ましく用いられる。   The rectangular tube electrode 36a shown in FIG. 14 may be a cylindrical electrode, but the rectangular tube electrode has an effect of widening the discharge range (discharge area) as compared with the cylindrical electrode, and thus is preferably used in the present invention. .

図13及び14において、ロール電極35a及び角筒型電極36aは、それぞれ導電性の金属質母材35A及び36Aの上に誘電体35B及び36Bとしてのセラミックスを溶射後、無機化合物の封孔材料を用いて封孔処理したものである。セラミックス誘電体は片肉で1mm程度被覆あればよい。溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、特に好ましく用いられる。また、誘電体層が、ライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体であってもよい。   13 and 14, a roll electrode 35a and a rectangular tube electrode 36a are formed by spraying ceramics as dielectrics 35B and 36B on conductive metallic base materials 35A and 36A, respectively, and then sealing a sealing material of an inorganic compound. Used and sealed. The ceramic dielectric may be covered by about 1 mm with a single wall. As the ceramic material used for thermal spraying, alumina, silicon nitride, or the like is preferably used. Among these, alumina is particularly preferable because it is easily processed. The dielectric layer may be a lining-processed dielectric provided with an inorganic material by lining.

導電性の金属質母材35A及び36Aとしては、チタン金属またはチタン合金、銀、白金、ステンレススティール、アルミニウム、鉄等の金属等や、鉄とセラミックスとの複合材料またはアルミニウムとセラミックスとの複合材料を挙げることが出来るが、後述の理由からはチタン金属またはチタン合金が特に好ましい。   Examples of the conductive metal base materials 35A and 36A include titanium metal or titanium alloy, metal such as silver, platinum, stainless steel, aluminum, and iron, a composite material of iron and ceramics, or a composite material of aluminum and ceramics. Although titanium metal or a titanium alloy is particularly preferable for the reasons described later.

対向する第1電極および第2の電極の電極間距離は、電極の一方に誘電体を設けた場合、該誘電体表面ともう一方の電極の導電性金属質母材表面との最短距離のことを言う。双方の電極に誘電体を設けた場合、誘電体表面同士の距離の最短距離を言う。電極間距離は、導電性の金属質母材に設けた誘電体の厚さ、印加電界強度の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定されるが、いずれの場合も均一な放電を行う観点から0.1〜20mmが好ましく、特に好ましくは0.5〜2mmである。   The distance between the first and second electrodes facing each other is the shortest distance between the surface of the dielectric and the surface of the conductive metal base material of the other electrode when a dielectric is provided on one of the electrodes. Say. When a dielectric is provided on both electrodes, it means the shortest distance between the dielectric surfaces. The distance between the electrodes is determined in consideration of the thickness of the dielectric provided on the conductive metallic base material, the magnitude of the applied electric field strength, the purpose of using the plasma, etc. From the viewpoint of performing 0.15 mm, 0.1 to 20 mm is preferable, and 0.5 to 2 mm is particularly preferable.

本発明に有用な導電性の金属質母材及び誘電体についての詳細については後述する。   Details of the conductive metallic base material and dielectric useful in the present invention will be described later.

プラズマ放電処理容器31はパイレックス(登録商標)ガラス製の処理容器等が好ましく用いられるが、電極との絶縁がとれれば金属製を用いることも可能である。例えば、アルミニウムまたは、ステンレススティールのフレームの内面にポリイミド樹脂等を張り付けても良く、該金属フレームにセラミックス溶射を行って絶縁性をとってもよい。例えば、図13において、平行した両電極の両側面(基材面近くまで)を上記のような材質のもので覆うことが好ましい。   The plasma discharge treatment vessel 31 is preferably a treatment vessel made of Pyrex (registered trademark) glass or the like, but can be made of metal as long as it can be insulated from the electrodes. For example, polyimide resin or the like may be attached to the inner surface of an aluminum or stainless steel frame, and the metal frame may be subjected to ceramic spraying to obtain insulation. For example, in FIG. 13, it is preferable to cover both side surfaces of the parallel electrodes (up to the vicinity of the base material surface) with the above-described material.

本発明の大気圧プラズマ放電処理装置に設置する第1電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
A1 神鋼電機 3kHz SPG3−4500
A2 神鋼電機 5kHz SPG5−4500
A3 春日電機 15kHz AGI−023
A4 神鋼電機 50kHz SPG50−4500
A5 ハイデン研究所 100kHz* PHF−6k
A6 パール工業 200kHz CF−2000−200k
A7 パール工業 400kHz CF−2000−400k等の市販のものを挙げることが出来、何れも使用することが出来る。
As the first power source (high frequency power source) installed in the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of the present invention,
Applied power symbol Manufacturer Frequency Product name A1 Shinko Electric 3kHz SPG3-4500
A2 Shinko Electric 5kHz SPG5-4500
A3 Kasuga Electric 15kHz AGI-023
A4 Shinko Electric 50kHz SPG50-4500
A5 HEIDEN Research Laboratories 100kHz * PHF-6k
A6 Pearl Industry 200kHz CF-2000-200k
A7 Pearl industry 400kHz CF-2000-400k etc. can be mentioned, and all can be used.

また、第2電源(高周波電源)としては、
印加電源記号 メーカー 周波数 製品名
B1 パール工業 800kHz CF−2000−800k
B2 パール工業 2MHz CF−2000−2M
B3 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
B4 パール工業 27MHz CF−2000−27M
B5 パール工業 150MHz CF−2000−150M等の市販のものを挙げることが出来、何れも好ましく使用出来る。
As the second power source (high frequency power source),
Applied power supply symbol Manufacturer Frequency Product name B1 Pearl Industry 800kHz CF-2000-800k
B2 Pearl Industry 2MHz CF-2000-2M
B3 Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
B4 Pearl Industry 27MHz CF-2000-27M
B5 Pearl Industry 150 MHz CF-2000-150M and the like can be mentioned, and any of them can be preferably used.

なお、上記電源のうち、*印はハイデン研究所インパルス高周波電源(連続モードで100kHz)である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。   Of the above power supplies, * indicates a HEIDEN Laboratory impulse high-frequency power supply (100 kHz in continuous mode). Other than that, it is a high-frequency power source that can apply only a continuous sine wave.

本発明においては、このような電界を印加して、均一で安定な放電状態を保つことが出来る電極を大気圧プラズマ放電処理装置に採用することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to employ an electrode capable of maintaining a uniform and stable discharge state by applying such an electric field in an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus.

本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第2電極(第2の高周波電界)に1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成ガスに与え、薄膜を形成する。第2電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは50W/cm2、より好ましくは20W/cm2である。下限値は、好ましくは1.2W/cm2である。なお、放電面積(cm2)は、電極間において放電が起こる範囲の面積のことを指す。In the present invention, the electric power applied between the opposing electrodes supplies electric power (power density) of 1 W / cm 2 or more to the second electrode (second high frequency electric field) to excite the discharge gas to generate plasma. The energy is applied to the thin film forming gas to form a thin film. The upper limit value of the power supplied to the second electrode is preferably 50 W / cm 2 , more preferably 20 W / cm 2 . The lower limit is preferably 1.2 W / cm 2 . The discharge area (cm 2 ) refers to the area in which discharge occurs between the electrodes.

また、第1電極(第1の高周波電界)にも、1W/cm2以上の電力(出力密度)を供給することにより、第2の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることが出来る。これにより、更なる均一高密度プラズマを生成出来、更なる製膜速度の向上と膜質の向上が両立出来る。好ましくは5W/cm2以上である。第1電極に供給する電力の上限値は、好ましくは50W/cm2である。Further, by supplying power (output density) of 1 W / cm 2 or more to the first electrode (first high frequency electric field), the output density is improved while maintaining the uniformity of the second high frequency electric field. I can do it. Thereby, a further uniform high-density plasma can be generated, and a further improvement in film forming speed and an improvement in film quality can be achieved. Preferably it is 5 W / cm 2 or more. The upper limit value of the power supplied to the first electrode is preferably 50 W / cm 2 .

ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるON/OFFを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第2電極側(第2の高周波電界)は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。   Here, the waveform of the high-frequency electric field is not particularly limited. There are a continuous sine wave continuous oscillation mode called a continuous mode, an intermittent oscillation mode called ON / OFF intermittently called a pulse mode, and either of them may be adopted, but at least the second electrode side (second The high-frequency electric field is preferably a continuous sine wave because a denser and better quality film can be obtained.

このような大気圧プラズマによる薄膜形成法に使用する電極は、構造的にも、性能的にも過酷な条件に耐えられるものでなければならない。このような電極としては、金属質母材上に誘電体を被覆したものであることが好ましい。   An electrode used in such a method for forming a thin film by atmospheric pressure plasma must be able to withstand severe conditions in terms of structure and performance. Such an electrode is preferably a metal base material coated with a dielectric.

誘電体で被覆した電極においては、様々な金属質母材と誘電体との間に特性が合うものが好ましく、その一つの特性として、金属質母材と誘電体との線熱膨張係数の差が10×10-6/℃以下となる組み合わせのものである。好ましくは8×10-6/℃以下、更に好ましくは5×10-6/℃以下、更に好ましくは2×10-6/℃以下である。なお、線熱膨張係数とは、周知の材料特有の物性値である。Electrodes coated with a dielectric material preferably have characteristics that match between various metal base materials and dielectric materials. One of the characteristics is the difference in the coefficient of linear thermal expansion between the metal base material and the dielectric material. Is a combination of 10 × 10 −6 / ° C. or less. It is preferably 8 × 10 −6 / ° C. or less, more preferably 5 × 10 −6 / ° C. or less, and further preferably 2 × 10 −6 / ° C. or less. The linear thermal expansion coefficient is a well-known physical property value of a material.

線熱膨張係数の差が、この範囲にある導電性の金属質母材と誘電体との組み合わせとしては、
1:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がセラミックス溶射被膜
2:金属質母材が純チタンまたはチタン合金で、誘電体がガラスライニング
3:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がセラミックス溶射被膜
4:金属質母材がステンレススティールで、誘電体がガラスライニング
5:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がセラミックス溶射被膜
6:金属質母材がセラミックスおよび鉄の複合材料で、誘電体がガラスライニング
7:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がセラミックス溶射皮膜
8:金属質母材がセラミックスおよびアルミの複合材料で、誘電体がガラスライニング等がある。線熱膨張係数の差という観点では、上記1項または2項および5〜8項が好ましく、特に1項が好ましい。
As a combination of a conductive metallic base material and a dielectric whose difference in linear thermal expansion coefficient is within this range,
1: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is ceramic spray coating 2: Metal base material is pure titanium or titanium alloy, dielectric is glass lining 3: Metal base material is stainless steel, Dielectric is ceramic spray coating 4: Metal base material is stainless steel, Dielectric is glass lining 5: Metal base material is a composite material of ceramics and iron, Dielectric is ceramic spray coating 6: Metal base material Ceramic and iron composite material, dielectric is glass lining 7: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric is ceramic sprayed coating 8: Metal base material is ceramic and aluminum composite material, dielectric The body has glass lining. From the viewpoint of the difference in linear thermal expansion coefficient, the above 1 or 2 and 5 to 8 are preferable, and 1 is particularly preferable.

本発明において、金属質母材は、上記の特性からはチタンまたはチタン合金が特に有用である。金属質母材をチタンまたはチタン合金とすることにより、誘電体を上記とすることにより、使用中の電極の劣化、特にひび割れ、剥がれ、脱落等がなく、過酷な条件での長時間の使用に耐えることが出来る。   In the present invention, titanium or a titanium alloy is particularly useful as the metallic base material from the above characteristics. By using titanium or a titanium alloy as the metal base material, the dielectric is used as described above, so that there is no deterioration of the electrode in use, especially cracking, peeling, dropping off, etc., and it can be used for a long time under harsh conditions. Can withstand.

本発明に有用な電極の金属質母材は、チタンを70質量%以上含有するチタン合金またはチタン金属である。本発明において、チタン合金またはチタン金属中のチタンの含有量は、70質量%以上であれば、問題なく使用出来るが、好ましくは80質量%以上のチタンを含有しているものが好ましい。本発明に有用なチタン合金またはチタン金属は、工業用純チタン、耐食性チタン、高力チタン等として一般に使用されているものを用いることが出来る。工業用純チタンとしては、TIA、TIB、TIC、TID等を挙げることが出来、何れも鉄原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、水素原子等を極僅か含有しているもので、チタンの含有量としては、99質量%以上を有している。耐食性チタン合金としては、T15PBを好ましく用いることが出来、上記含有原子の他に鉛を含有しており、チタン含有量としては、98質量%以上である。また、チタン合金としては、鉛を除く上記の原子の他に、アルミニウムを含有し、その他バナジウムや錫を含有しているT64、T325、T525、TA3等を好ましく用いることが出来、これらのチタン含有量としては、85質量%以上を含有しているものである。これらのチタン合金またはチタン金属はステンレススティール、例えばAISI316に比べて、熱膨張係数が1/2程度小さく、金属質母材としてチタン合金またはチタン金属の上に施された後述の誘電体との組み合わせがよく、高温、長時間での使用に耐えることが出来る。   The metallic base material of the electrode useful for the present invention is a titanium alloy or titanium metal containing 70% by mass or more of titanium. In the present invention, if the titanium content in the titanium alloy or titanium metal is 70% by mass or more, it can be used without any problem, but preferably contains 80% by mass or more of titanium. As the titanium alloy or titanium metal useful in the present invention, those generally used as industrial pure titanium, corrosion resistant titanium, high strength titanium and the like can be used. Examples of pure titanium for industrial use include TIA, TIB, TIC, TID, etc., all of which contain very little iron atom, carbon atom, nitrogen atom, oxygen atom, hydrogen atom, etc. As content, it has 99 mass% or more. As the corrosion-resistant titanium alloy, T15PB can be preferably used, and it contains lead in addition to the above-mentioned atoms, and the titanium content is 98% by mass or more. Further, as the titanium alloy, T64, T325, T525, TA3, etc. containing aluminum and vanadium or tin in addition to the above atoms except lead can be preferably used. As a quantity, it contains 85 mass% or more. These titanium alloys or titanium metals have a thermal expansion coefficient that is about 1/2 smaller than that of stainless steel, such as AISI 316, and are combined with a dielectric described later applied on the titanium alloy or titanium metal as a metallic base material. It can withstand the use at high temperature for a long time.

一方、誘電体の求められる特性としては、具体的には、比誘電率が6〜45の無機化合物であることが好ましく、また、このような誘電体としては、アルミナ、窒化珪素等のセラミックス、あるいは、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス等のガラスライニング材等がある。この中では、後述のセラミックスを溶射したものやガラスライニングにより設けたものが好ましい。特にアルミナを溶射して設けた誘電体が好ましい。   On the other hand, as a required characteristic of the dielectric, specifically, an inorganic compound having a relative dielectric constant of 6 to 45 is preferable, and examples of such a dielectric include ceramics such as alumina and silicon nitride, Alternatively, there are glass lining materials such as silicate glass and borate glass. In this, what sprayed the ceramics mentioned later and the thing provided by glass lining are preferable. In particular, a dielectric provided by spraying alumina is preferable.

または、上述のような大電力に耐える仕様の一つとして、誘電体の空隙率が10体積%以下、好ましくは8体積%以下であることで、好ましくは0体積%を越えて5体積%以下である。なお、誘電体の空隙率は、BET吸着法や水銀ポロシメーターにより測定することが出来る。後述の実施例においては、島津製作所製の水銀ポロシメーターにより金属質母材に被覆された誘電体の破片を用い、空隙率を測定する。誘電体が、低い空隙率を有することにより、高耐久性が達成される。このような空隙を有しつつも空隙率が低い誘電体としては、後述の大気プラズマ溶射法等による高密度、高密着のセラミックス溶射被膜等を挙げることが出来る。更に空隙率を下げるためには、封孔処理を行うことが好ましい。   Alternatively, as one of the specifications that can withstand high power as described above, the porosity of the dielectric is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, preferably more than 0% by volume and 5% by volume or less. It is. The porosity of the dielectric can be measured by a BET adsorption method or a mercury porosimeter. In the examples described later, the porosity is measured using a dielectric fragment covered with a metallic base material by a mercury porosimeter manufactured by Shimadzu Corporation. High durability is achieved because the dielectric has a low porosity. Examples of the dielectric having such a void and a low void ratio include a high-density, high-adhesion ceramic spray coating by an atmospheric plasma spraying method described later. In order to further reduce the porosity, it is preferable to perform sealing treatment.

上記、大気プラズマ溶射法は、セラミックス等の微粉末、ワイヤ等をプラズマ熱源中に投入し、溶融または半溶融状態の微粒子として被覆対象の金属質母材に吹き付け、皮膜を形成させる技術である。プラズマ熱源とは、分子ガスを高温にし、原子に解離させ、更にエネルギーを与えて電子を放出させた高温のプラズマガスである。このプラズマガスの噴射速度は大きく、従来のアーク溶射やフレーム溶射に比べて、溶射材料が高速で金属質母材に衝突するため、密着強度が高く、高密度な被膜を得ることが出来る。詳しくは、特開2000−301655号に記載の高温被曝部材に熱遮蔽皮膜を形成する溶射方法を参照することが出来る。この方法により、上記のような被覆する誘電体(セラミック溶射膜)の空隙率にすることが出来る。   The above-mentioned atmospheric plasma spraying method is a technique in which fine powder such as ceramics, wire, or the like is put into a plasma heat source and sprayed onto a metallic base material to be coated as fine particles in a molten or semi-molten state to form a film. A plasma heat source is a high-temperature plasma gas in which a molecular gas is heated to a high temperature, dissociated into atoms, and further given energy to release electrons. The plasma gas injection speed is high, and since the sprayed material collides with the metallic base material at a higher speed than conventional arc spraying or flame spraying, high adhesion strength and high density coating can be obtained. Specifically, reference can be made to a thermal spraying method for forming a heat shielding film on a high-temperature exposed member described in JP-A No. 2000-301655. By this method, the porosity of the dielectric (ceramic sprayed film) to be coated can be obtained.

また、大電力に耐える別の好ましい仕様としては、誘電体の厚みが0.5〜2mmであることである。この膜厚変動は、5%以下であることが望ましく、好ましくは3%以下、更に好ましくは1%以下である。   Another preferable specification that can withstand high power is that the dielectric thickness is 0.5 to 2 mm. The film thickness variation is desirably 5% or less, preferably 3% or less, and more preferably 1% or less.

誘電体の空隙率をより低減させるためには、上記のようにセラミックス等の溶射膜に、更に、無機化合物で封孔処理を行うことが好ましい。前記無機化合物としては、金属酸化物が好ましく、この中では特に酸化ケイ素(SiOx)を主成分として含有するものが好ましい。   In order to further reduce the porosity of the dielectric, it is preferable to further perform a sealing treatment with an inorganic compound on the sprayed film such as ceramics as described above. As the inorganic compound, a metal oxide is preferable, and among these, a compound containing silicon oxide (SiOx) as a main component is particularly preferable.

封孔処理の無機化合物は、ゾルゲル反応により硬化して形成したものであることが好ましい。封孔処理の無機化合物が金属酸化物を主成分とするものである場合には、金属アルコキシド等を封孔液として前記セラミック溶射膜上に塗布し、ゾルゲル反応により硬化する。無機化合物がシリカを主成分とするものの場合には、アルコキシシランを封孔液として用いることが好ましい。   The inorganic compound for sealing treatment is preferably formed by curing by a sol-gel reaction. In the case where the inorganic compound for sealing treatment contains a metal oxide as a main component, a metal alkoxide or the like is applied as a sealing liquid on the ceramic sprayed film and cured by a sol-gel reaction. When the inorganic compound is mainly composed of silica, it is preferable to use alkoxysilane as the sealing liquid.

ここでゾルゲル反応の促進には、エネルギー処理を用いることが好ましい。エネルギー処理としては、熱硬化(好ましくは200℃以下)や、紫外線照射などがある。更に封孔処理の仕方として、封孔液を希釈し、コーティングと硬化を逐次で数回繰り返すと、よりいっそう無機質化が向上し、劣化の無い緻密な電極が出来る。   Here, it is preferable to use energy treatment for promoting the sol-gel reaction. Examples of the energy treatment include thermal curing (preferably 200 ° C. or less) and ultraviolet irradiation. Furthermore, as a method of sealing treatment, when the sealing liquid is diluted and coating and curing are sequentially repeated several times, mineralization is further improved and a dense electrode without deterioration can be obtained.

本発明に係る誘電体被覆電極の金属アルコキシド等を封孔液として、セラミックス溶射膜にコーティングした後、ゾルゲル反応で硬化する封孔処理を行う場合、硬化した後の金属酸化物の含有量は60モル%以上であることが好ましい。封孔液の金属アルコキシドとしてアルコキシシランを用いた場合には、硬化後のSiOx(xは2以下)含有量が60モル%以上であることが好ましい。硬化後のSiOx含有量は、XPS(X線光電子分光法)により誘電体層の断層を分析することにより測定する。   In the case of performing a sealing treatment that cures by a sol-gel reaction after coating a ceramic sprayed film using the metal alkoxide or the like of the dielectric-coated electrode according to the present invention as a sealing liquid, the content of the metal oxide after curing is 60 It is preferably at least mol%. When alkoxysilane is used as the metal alkoxide of the sealing liquid, the cured SiOx content (x is 2 or less) is preferably 60 mol% or more. The SiOx content after curing is measured by analyzing the tomographic layer of the dielectric layer by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy).

本発明に係る薄膜形成方法に係る電極においては、電極の少なくとも基材と接する側のJIS B 0601で規定される表面粗さの最大高さ(Rmax)が10μm以下になるように調整することが、本発明に記載の効果を得る観点から好ましいが、更に好ましくは、表面粗さの最大値が8μm以下であり、特に好ましくは、7μm以下に調整することである。このように誘電体被覆電極の誘電体表面を研磨仕上げする等の方法により、誘電体の厚み及び電極間のギャップを一定に保つことが出来、放電状態を安定化出来ること、更に熱収縮差や残留応力による歪やひび割れを無くし、且つ、高精度で、耐久性を大きく向上させることが出来る。誘電体表面の研磨仕上げは、少なくとも基材と接する側の誘電体において行われることが好ましい。更にJIS B 0601で規定される中心線平均表面粗さ(Ra)は0.5μm以下が好ましく、更に好ましくは0.1μm以下である。   In the electrode according to the thin film forming method of the present invention, the maximum height (Rmax) of the surface roughness defined by JIS B 0601 on the side in contact with at least the base material of the electrode may be adjusted to be 10 μm or less. From the viewpoint of obtaining the effects described in the present invention, the maximum value of the surface roughness is more preferably 8 μm or less, and particularly preferably adjusted to 7 μm or less. In this way, the dielectric surface of the dielectric-coated electrode can be polished and the dielectric thickness and the gap between the electrodes can be kept constant, the discharge state can be stabilized, the heat shrinkage difference and Distortion and cracking due to residual stress can be eliminated, and durability can be greatly improved with high accuracy. The polishing finish of the dielectric surface is preferably performed at least on the dielectric in contact with the substrate. Furthermore, the centerline average surface roughness (Ra) defined by JIS B 0601 is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.1 μm or less.

本発明に使用する誘電体被覆電極において、大電力に耐える他の好ましい仕様としては、耐熱温度が100℃以上であることである。更に好ましくは120℃以上、特に好ましくは150℃以上である。また上限は500℃である。なお、耐熱温度とは、大気圧プラズマ処理で用いられる電圧において絶縁破壊が発生せず、正常に放電出来る状態において耐えられる最も高い温度のことを指す。このような耐熱温度は、上記のセラミックス溶射や、泡混入量の異なる層状のガラスライニングで設けた誘電体を適用したり上記金属質母材と誘電体の線熱膨張係数の差の範囲内の材料を適宜選択する手段を適宜組み合わせることによって達成可能である。   In the dielectric-coated electrode used in the present invention, another preferred specification that can withstand high power is that the heat-resistant temperature is 100 ° C. or higher. More preferably, it is 120 degreeC or more, Most preferably, it is 150 degreeC or more. The upper limit is 500 ° C. The heat-resistant temperature refers to the highest temperature that can withstand normal discharge without causing dielectric breakdown at the voltage used in the atmospheric pressure plasma treatment. Such heat-resistant temperature can be applied within the range of the difference in linear thermal expansion coefficient between the metallic base material and the dielectric by applying a dielectric material provided with the above-mentioned ceramic spraying or layered glass lining with different amounts of mixed bubbles. This can be achieved by appropriately combining means for appropriately selecting materials.

《ガスバリア性フィルムの適用分野》
本発明に係る高度の水蒸気及び酸素遮断性を備えたガスバリア性フィルムは、種々の封止用材料、フィルムとして用いることができる。
<Application field of gas barrier film>
The gas barrier film having high water vapor and oxygen barrier properties according to the present invention can be used as various sealing materials and films.

本発明に係るガスバリア性フィルムは、また表示素子、例えば、有機EL素子に用いることができる。有機EL素子に用いる際に、本発明のガスバリアフィルムは透明であるため、このガスバリアフィルムを基材として用いてこの側から光取り出しを行うように構成できる。即ち、このガスバリアフィルム上に、例えば、ITO等の透明導電性薄膜を透明電極として設け、有機エレクトロルミネッセンス素子用樹脂基材を構成することができる。そして、基材上に設けられたITO透明導電膜を陽極としてこの上に発光層を含む有機EL材料層を設け、更に金属膜からなる陰極を形成して有機EL素子を形成し、この上に別の封止材料を(同じでもよいが)重ねて前記ガスバリアフィルム基材と周囲を接着、素子を封じ込めることで有機EL素子層を封止することができ、これにより外気の湿気や酸素等のガスによる素子への影響を封じることができる。   The gas barrier film according to the present invention can also be used for display elements such as organic EL elements. When used in an organic EL device, the gas barrier film of the present invention is transparent, and therefore, the gas barrier film can be used as a substrate to extract light from this side. That is, on this gas barrier film, for example, a transparent conductive thin film such as ITO can be provided as a transparent electrode to constitute a resin base material for an organic electroluminescence element. Then, using the ITO transparent conductive film provided on the substrate as an anode, an organic EL material layer including a light emitting layer is provided thereon, and further, a cathode made of a metal film is formed to form an organic EL element. The organic EL element layer can be sealed by stacking another sealing material (although it may be the same) and adhering the gas barrier film substrate to the surroundings and encapsulating the element. The influence on the element by gas can be sealed.

また、有機EL発光デバイスは、光取り出し効率が低いことが課題となっている。従ってフィルム基板としてこれらのガスバリアフィルムを用いるときにあわせて光取り出し向上のための構造をもつことは好ましい。   In addition, the organic EL light emitting device has a problem of low light extraction efficiency. Therefore, it is preferable to have a structure for improving light extraction in combination with the use of these gas barrier films as a film substrate.

従って、本発明に係るガスバリア性フィルムは、これを有機エレクトロルミネッセンス素子用樹脂基材としてもちいるとき、表面に、有機EL素子からの光取りだし効率を向上させるために、光を回折もしくは拡散させる凹凸形状を有することが好ましい。   Therefore, when the gas barrier film according to the present invention is used as a resin base material for an organic electroluminescence element, the surface has unevenness that diffracts or diffuses light in order to improve the light extraction efficiency from the organic EL element. It preferably has a shape.

また、本発明に係るガスバリア性フィルムは、封止フィルムに適用することができる。   The gas barrier film according to the present invention can be applied to a sealing film.

有機ELの製造過程で、セラミック膜上に、透明導電膜を形成し、これを陽極としてこの上に、有機EL素子を構成する有機EL材料層、陰極となる金属層と積層し、この上に更にもう一つのガスバリア性フィルムを封止フィルムとして、重ね接着することで封止する。上記のもう一つの封止材料(封止フィルム)として、本発明に係る緻密な構造を有するセラミック膜を有するガスバリア性フィルムを用いることができる。   In the process of manufacturing organic EL, a transparent conductive film is formed on a ceramic film, and this is used as an anode, and an organic EL material layer constituting an organic EL element and a metal layer serving as a cathode are laminated thereon. Furthermore, another gas barrier film is used as a sealing film to be sealed by overlapping. As another sealing material (sealing film), a gas barrier film having a ceramic film having a dense structure according to the present invention can be used.

本発明に係るガスガスバリア性フィルムを用いた有機EL材料は、表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また、露光光源のような1種のランプとして、液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。   The organic EL material using the gas-gas barrier film according to the present invention includes a display device and a display as well as various light emitting light sources and lighting devices, such as household lighting, interior lighting, and an exposure light source. In addition, it is also useful for display devices such as backlights of liquid crystal display devices. In addition, backlights for watches, signboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc. There are a wide range of uses such as household appliances.

実施例1
請求の範囲第1項〜第6項に記載の発明に係わるプラズマ放電処理装置を用いて、ガスバリア性フィルムを作製した例を以下に示す。
Example 1
The example which produced the gas-barrier film using the plasma discharge processing apparatus concerning the invention of Claims 1-6 is shown below.

プラズマ放電処理装置は図2に示すものを用いて処理を実施し、各電極部に原料及び電力を投入し以下のように基材上に薄膜を形成した。   The plasma discharge treatment apparatus was processed using the apparatus shown in FIG. 2, and raw materials and electric power were supplied to each electrode part to form a thin film on the substrate as follows.

ここで誘電体は対向する電極共に、セラミック溶射加工のものに片肉で1mm被覆した。また、被覆後の電極間隙は、1mmに設定した。また誘電体を被覆した金属母材は、冷却水による冷却機能を有するステンレス製ジャケット仕様であり、放電中は冷却水による電極温度コントロールを行いながら実施した。ここで使用する電源は、応用電機製高周波電源(80kHz)、パール工業製高周波電源(13.56MHz)を使用した。   Here, the dielectric body was coated with 1 mm of a single-walled ceramic sprayed one with both opposing electrodes. The electrode gap after coating was set to 1 mm. The metal base material coated with a dielectric has a stainless steel jacket specification having a cooling function by cooling water, and was performed while controlling the electrode temperature by cooling water during discharge. As the power source used here, a high frequency power source (80 kHz) manufactured by Applied Electric and a high frequency power source (13.56 MHz) manufactured by Pearl Industry were used.

また、円筒電極は直径500mm、幅500mm、対向する角型電極は、放電面積500cm2のものを用いた。また、ニップローラはシリコーンゴム製(JIS硬度70)で円筒電極と同じ幅で、径75mmのものを用いた。The cylindrical electrode used had a diameter of 500 mm and a width of 500 mm, and the opposing square electrode had a discharge area of 500 cm 2 . The nip roller was made of silicone rubber (JIS hardness 70) and had the same width as the cylindrical electrode and a diameter of 75 mm.

また、EPCセンサは、光学タイプのニレコ社製、SLH20を用いた。   The EPC sensor used was SLH20 manufactured by Nireco, an optical type.

基材フィルムとしては、アクリル系クリアハードコート層付きPENフィルム(厚み150μm、幅500mm、150mのロール)を用い、この基材上に以下のように、密着層/セラミック層/プロテクト層の順に薄膜形成した。各膜厚は、密着層が10nmでセラミック層が50nmプロテクト層が50nmである。また製膜時の基材フィルム保持温度は、120℃とした。   As the base film, an acrylic clear hard coat layer-attached PEN film (thickness 150 μm, width 500 mm, 150 m roll) is used, and on this base material, a thin film is formed in the following order: adhesion layer / ceramic layer / protective layer. Formed. Each film thickness is 10 nm for the adhesion layer and 50 nm for the ceramic layer and 50 nm for the protective layer. The substrate film holding temperature during film formation was 120 ° C.

プラズマ放電処理は、巻き取り後、ワインダ、アンワインダの役割をかえて、基材の搬送方向を逆転させ、往復させて、以下のようにそれぞれの作製条件を変え、各層の膜厚がそれぞれの厚みになるように搬送速度を調整して処理を3度行い、密着層、セラミック層、プロテクト層と順次基材フィルム上に積層した。   In the plasma discharge treatment, after winding, the role of the winder and unwinder is changed, the conveyance direction of the substrate is reversed and reciprocated, and the respective production conditions are changed as follows, and the thickness of each layer is changed to the thickness of each layer. The conveyance speed was adjusted so that the process was performed three times, and the adhesion layer, the ceramic layer, the protection layer, and the base film were sequentially laminated.

各層の形成条件(高周波側電源の電力、薄膜形成ガス)は以下の通りである。   The conditions for forming each layer (power of the high frequency side power supply, thin film forming gas) are as follows.

〈セラミック層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:酸素ガスを全ガスに対し5%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.1%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを10W/cm2で変化
〈密着層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:水素ガスを全ガスに対し1%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.5%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを5W/cm2
〈プロテクト層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:水素ガスを全ガスに対し1%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.5%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを5W/cm2
上記で得られたガスバリア性フィルムについて、
作製後、プラズマ処理開始後、10m、70m、140mの時点のフィルムサンプルについて、表面の傷を目視で観察したが、表面の擦り傷等の発生や異物による故障がいずれのサンプルでも少なく、均一な表面が得られている。
<Ceramic layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: Oxygen gas 5% of the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.1% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz changed at 10 W / cm 2 <Adhesion layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: 1% of hydrogen gas to the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.5% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz at 5 W / cm 2
<Protect layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: 1% of hydrogen gas to the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.5% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz at 5 W / cm 2
About the gas barrier film obtained above,
The surface of the film samples at 10 m, 70 m, and 140 m after the start of the plasma treatment after the production was visually observed. Is obtained.

更にガスバリア性能について、モコン社製酸素透過率測定装置OX−TRAN2/21・Lタイプ及び水蒸気透過率測定装置PERMATRAN−W3/33Gタイプにより、それぞれ評価したが、水蒸気バリア性能は、10-6(g/m2/day)のオーダー、また酸素バリア性能も10-4(ml/m2/day)のオーダーであり、どのサンプルにおいても、均一なガスバリア膜が得られていた。Further, the gas barrier performance was evaluated by the oxygen permeability measuring device OX-TRAN2 / 21 · L type and the water vapor permeability measuring device PERMATRAN-W3 / 33G type manufactured by Mocon, respectively. The water vapor barrier performance was 10 −6 (g / M 2 / day) and the oxygen barrier performance is on the order of 10 −4 (ml / m 2 / day), and a uniform gas barrier film was obtained in any sample.

実施例2
請求の範囲第7項〜第10項に記載の発明に係わるプラズマ放電処理装置を用いて、ガスバリア性フィルムを作製した例を以下に示す。
Example 2
The example which produced the gas-barrier film using the plasma discharge processing apparatus concerning the invention of Claims 7-10 is shown below.

プラズマ放電処理装置は図5に示すものを用い、各電極部に各原料及び電力を投入し以下のように基材上に順次薄膜を形成した。   The plasma discharge treatment apparatus shown in FIG. 5 was used, and each raw material and electric power were supplied to each electrode part, and a thin film was sequentially formed on the substrate as follows.

ここで誘電体は対向するロール電極共に、セラミック溶射加工のものに片肉で1mm被覆した。また、被覆後の電極間隙は、1mmに設定した。また誘電体を被覆した金属母材は、冷却水による冷却機能を有するステンレス製ジャケット仕様であり、放電中は冷却水による電極温度コントロールを行いながら実施した。ここで使用する電源は、応用電機製高周波電源(80kHz)、パール工業製高周波電源(13.56MHz)を使用した。   Here, the dielectric was coated with 1 mm of one-sided ceramic-sprayed material with both opposing roll electrodes. The electrode gap after coating was set to 1 mm. The metal base material coated with a dielectric has a stainless steel jacket specification having a cooling function by cooling water, and was performed while controlling the electrode temperature by cooling water during discharge. As the power source used here, a high frequency power source (80 kHz) manufactured by Applied Electric and a high frequency power source (13.56 MHz) manufactured by Pearl Industry were used.

ロール電極は直径500mm 幅500mm。また、ニップローラ20、21はシリコーンゴム製(JIS硬度70)で円筒電極と同じ幅で、径100mmのものを用いた。   The roll electrode has a diameter of 500 mm and a width of 500 mm. The nip rollers 20 and 21 are made of silicone rubber (JIS hardness 70) and have the same width as the cylindrical electrode and a diameter of 100 mm.

また、無接触搬送装置としては、7/8円弧(径500mm)の断面を持った筒形状で、表面の空気吐出部にはSUS−304のワイヤが適宜のピッチで巻かれた構造を有し、ロール両端の固定軸部に、圧縮空気供給用の孔を有するロールを用い、圧縮空気の圧力値を基材の張力をテンションメータによって測定して、1kPa程度の加圧となるようエアーを供給して、基材表面とロール表面のギャップが5mmとなるよう調整した。これによりウエブの浮上具合は外周面に沿って平均になり、ロールに接触することなく搬送された。   Moreover, as a non-contact conveying apparatus, it has a cylindrical shape with a cross section of 7/8 arc (diameter 500 mm), and has a structure in which a SUS-304 wire is wound at an appropriate pitch on the air discharge section on the surface. Using a roll with holes for compressed air supply at the fixed shafts at both ends of the roll, measure the pressure value of the compressed air with a tension meter and supply air to a pressure of about 1 kPa Then, the gap between the substrate surface and the roll surface was adjusted to 5 mm. Thereby, the floating state of the web was averaged along the outer peripheral surface, and the web was conveyed without contacting the roll.

製膜後の基材は、放電処理室から、外気から放電処理室を隔てる隔室を経て排出された後、ワインダにより巻き取った。   The substrate after film formation was discharged from the discharge treatment chamber through a compartment separating the discharge treatment chamber from the outside air, and then wound up by a winder.

また、プラズマ放電処理装置として、蛇行防止のためのEPCセンサを用いた。EPCセンサは光学タイプのニレコ社製、SLH20を用い、また、巻き取り軸にて直接トルク制御を行った。張力測定は直接トルクモータの出力をモニターした。   Further, an EPC sensor for preventing meandering was used as the plasma discharge processing apparatus. As the EPC sensor, SLH20 manufactured by Nireco Corp. of optical type was used, and torque control was directly performed by a winding shaft. The tension measurement directly monitored the output of the torque motor.

基材として、アクリル系クリアハードコート層付きPENフィルム(厚み150μm、幅500mm、150mのロール)を用い、これを巻き出し軸上にセットし、元巻きロールから基材を繰り出した。移送されてくる基材上に以下のように、それぞれ図5で示されるプラズマ放電処理工程を有するプラズマ放電処理装置において、放電部100A、100Bおよび100Cをそれぞれ用いて、基材上に密着層/セラミック層/プロテクト層をこの順に薄膜形成し積層した。各膜厚は、密着層が10nmで、セラミック層は50nm、プロテクト層が50nmとなるよう、条件を調整した。また製膜時の基材保持温度は、120℃とした。   As a base material, an acrylic clear hard coat layer-attached PEN film (thickness 150 μm, width 500 mm, 150 m roll) was set on the unwinding shaft, and the base material was fed out from the original winding roll. In the plasma discharge treatment apparatus having the plasma discharge treatment step shown in FIG. 5 on the substrate to be transferred as follows, the discharge layers 100A, 100B and 100C are used to form the adhesion layer / A ceramic layer / protective layer was formed and laminated in this order. The thickness was adjusted so that the adhesion layer was 10 nm, the ceramic layer was 50 nm, and the protection layer was 50 nm. The substrate holding temperature during film formation was 120 ° C.

各層の形成条件(高周波側電源の電力、薄膜形成ガス)は以下の通りである。   The conditions for forming each layer (power of the high frequency side power supply, thin film forming gas) are as follows.

〈セラミック層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:酸素ガスを全ガスに対し5%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.1%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを10W/cm2で変化
〈密着層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:水素ガスを全ガスに対し1%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.5%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを5W/cm2
〈プロテクト層〉
放電ガス:N2ガス
反応ガス1:水素ガスを全ガスに対し1%
反応ガス2:テトラエトキシシラン(TEOS)を全ガスに対し0.5%
低周波側電源電力:80kHzを10W/cm2
高周波側電源電力:13.56MHzを5W/cm2
上記で得られたガスバリア性フィルムについて、
作製後、プラズマ処理開始後、10m、70m、140mの時点のフィルムサンプルについて、表面の傷を目視で観察したが、表面の擦り傷等の発生や異物による故障がいずれのサンプルでも少なく、均一な表面が得られている。
<Ceramic layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: Oxygen gas 5% of the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.1% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz changed at 10 W / cm 2 <Adhesion layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: 1% of hydrogen gas to the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.5% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz at 5 W / cm 2
<Protect layer>
Discharge gas: N 2 gas Reaction gas 1: 1% of hydrogen gas to the total gas
Reaction gas 2: Tetraethoxysilane (TEOS) is 0.5% of the total gas
Low frequency side power supply power: 80 kHz, 10 W / cm 2
High frequency side power supply power: 13.56 MHz at 5 W / cm 2
About the gas barrier film obtained above,
The surface of the film samples at 10 m, 70 m, and 140 m after the start of the plasma treatment after the production was visually observed. Is obtained.

更にガスバリア性能について、モコン社製酸素透過率測定装置OX−TRAN2/21・Lタイプ及び水蒸気透過率測定装置PERMATRAN−W3/33Gタイプにより、それぞれ評価したが、水蒸気バリア性能は、10-6(g/m2/day)のオーダー、また酸素バリア性能も10-4(ml/m2/day)のオーダーであり、どのサンプルにおいても、均一なガスバリア膜が得られていた。Further, the gas barrier performance was evaluated by the oxygen permeability measuring device OX-TRAN2 / 21 · L type and the water vapor permeability measuring device PERMATRAN-W3 / 33G type manufactured by Mocon, respectively. The water vapor barrier performance was 10 −6 (g / M 2 / day) and the oxygen barrier performance is on the order of 10 −4 (ml / m 2 / day), and a uniform gas barrier film was obtained in any sample.

以下、実施例3〜5により請求の範囲第11項〜第15項に記載の発明を具体的に説明する。   Hereinafter, the inventions described in claims 11 to 15 will be specifically described by Examples 3 to 5.

実施例3
《樹脂フィルムの作製》
帝人デュポン社製PEN(ポリエチレンナフタレート)フィルム(巾50cm、厚さ125μm)Q65を樹脂基材として、この上に、下記組成の活性線硬化樹脂層用塗布液を調製、硬化後の膜厚が6μmとなるようにマイクログラビアコーターを用いて塗布し溶剤を蒸発乾燥後、高圧水銀灯を用いて0.2J/cm2の紫外線照射により硬化させアクリル系硬化層からなるポリマー膜を形成した。
Example 3
<< Production of resin film >>
Using a PEN (polyethylene naphthalate) film (width 50 cm, thickness 125 μm) Q65 made by Teijin DuPont as a resin base material, a coating solution for actinic radiation curable resin layer having the following composition is prepared on this, and the film thickness after curing is The film was applied using a micro gravure coater so as to have a thickness of 6 μm, and the solvent was evaporated and dried, followed by curing with 0.2 J / cm 2 of UV irradiation using a high pressure mercury lamp to form a polymer film composed of an acrylic cured layer.

(活性線硬化樹脂層用塗布液)
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20質量部
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20質量部
ジメトキシベンゾフェノン光反応開始剤 4質量部
メチルエチルケトン 75質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 75質量部
《ガスバリア性フィルムの作製》
〔試料1の作製〕
上記作製したアクリル系硬化層からなるポリマー層を有する樹脂フィルム上に、以下の条件で密着膜(50nm)、セラミック膜(30nm)、保護膜(200nm)と以下に記した条件で順次薄膜形成を行う製造方法1により、ガスバリア性フィルムである試料1を得た。
(Coating liquid for active ray curable resin layer)
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60 parts by weight Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20 parts by weight Dipentaerythritol hexaacrylate trimer or higher component 20 parts by weight Dimethoxybenzophenone photoinitiator 4 parts by weight Methyl ethyl ketone 75 parts by weight Propylene Glycol monomethyl ether 75 parts by mass << Preparation of gas barrier film >>
[Preparation of Sample 1]
On the resin film having the polymer layer composed of the acrylic cured layer prepared as described above, an adhesion film (50 nm), a ceramic film (30 nm), a protective film (200 nm) and a thin film are sequentially formed under the following conditions. Sample 1 which is a gas barrier film was obtained by Manufacturing Method 1 to be performed.

試料1の作製は、図8に記載の3基の大気圧プラズマ放電処理装置を有する製造ラインを用い、密着膜、セラミック膜及び保護膜を連続して形成した。この時、樹脂フィルムの表面(面A)に接する搬送用のガイドローラAR1〜AR7は、芯金が金属製でその表面に樹脂を被覆した直径が70mmのガイドローラを用い、樹脂フィルムの裏面(面B)に接する搬送用のガイドローラBR1〜BR3は、芯金が金属製でその表面に樹脂を被覆した直径が40mmのガイドローラを用いた。なお、搬送張力は、90N/mに制御して行った。   Sample 1 was produced by using a production line having three atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatuses shown in FIG. 8 to continuously form an adhesion film, a ceramic film, and a protective film. At this time, as the guide rollers AR1 to AR7 for conveyance in contact with the surface (surface A) of the resin film, a guide roller having a core metal made of metal and coated on the surface with a resin having a diameter of 70 mm is used. As the guide rollers BR1 to BR3 for conveyance in contact with the surface B), guide rollers having a diameter of 40 mm whose core metal is made of metal and whose surface is coated with resin are used. The transport tension was controlled to 90 N / m.

また、大気圧プラズマ放電処理装置CS1〜CS3は、図11に記載の大気圧プラズマ放電処理装置を用い、下記の条件に設定した。   Moreover, atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus CS1-CS3 was set to the following conditions using the atmospheric pressure plasma discharge processing apparatus of FIG.

(密着膜の形成:CS1)
〈密着膜;薄膜形成ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.85体積%
反応性ガス:ヘキサメチルジシロキサン 0.15体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈密着膜成膜条件〉
第1電極側
電源種類 ハイデン研究所 100kHz(連続モード) PHF−6k
周波数 100kHz
出力密度 10W/cm2(この時の電圧Vpは7kVであった)
電極温度 120℃
第2電極側
電源種類 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 5W/cm2(この時の電圧Vpは1kVであった)
電極温度 90℃
(セラミック膜の形成:CS2)
〈セラミック膜;薄膜形成ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.99体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン 0.01体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈セラミック膜成膜条件〉
第1電極側
電源種類 ハイデン研究所 100kHz(連続モード) PHF−6k
周波数 100kHz
出力密度 10W/cm2(この時の電圧Vpは7kVであった)
電極温度 120℃
第2電極側
電源種類 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2(この時の電圧Vpは2kVであった)
電極温度 90℃
(保護膜の形成:CS3)
〈保護膜;薄膜形成ガス組成物〉
放電ガス:窒素ガス 94.5体積%
反応性ガス:ヘキサメチルジシロキサン 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈保護膜成膜条件〉
第1電極側
電源種類 ハイデン研究所 100kHz(連続モード) PHF−6k
周波数 100kHz
出力密度 10W/cm2(この時の電圧Vpは7kVであった)
電極温度 120℃
第2電極側
電源種類 パール工業 13.56MHz CF−5000−13M
周波数 13.56MHz
出力密度 5W/cm2(この時の電圧Vpは1kVであった)
電極温度 90℃
〔試料2〜12の作製〕
上記試料1の作製において、樹脂フィルムの表面(面A)に接するガイドローラARと、樹脂フィルムの裏面(面B)に接するガイドローラBRの直径を、表1に記載の様に変更した以外は同様にして、試料2〜12(製造方法2〜12)を作製した。
(Adhesion film formation: CS1)
<Adhesion film; thin film forming gas composition>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.85% by volume
Reactive gas: Hexamethyldisiloxane 0.15% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Adhesion film formation conditions>
1st electrode side Power supply type HEIDEN Laboratory 100kHz (continuous mode) PHF-6k
Frequency 100kHz
Output density 10 W / cm 2 (Voltage Vp at this time was 7 kV)
Electrode temperature 120 ° C
2nd electrode side power supply type Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56MHz
Output density 5 W / cm 2 (the voltage Vp at this time was 1 kV)
Electrode temperature 90 ° C
(Ceramic film formation: CS2)
<Ceramic film; Thin film forming gas composition>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.99 volume%
Reactive gas: Tetraethoxysilane 0.01% by volume
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Ceramic film deposition conditions>
1st electrode side Power supply type HEIDEN Laboratory 100kHz (continuous mode) PHF-6k
Frequency 100kHz
Output density 10 W / cm 2 (Voltage Vp at this time was 7 kV)
Electrode temperature 120 ° C
2nd electrode side power supply type Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56MHz
Output density 10 W / cm 2 (Voltage Vp at this time was 2 kV)
Electrode temperature 90 ° C
(Protective film formation: CS3)
<Protective film; thin film forming gas composition>
Discharge gas: Nitrogen gas 94.5% by volume
Reactive gas: 0.5% by volume of hexamethyldisiloxane
Additive gas: Oxygen gas 5.0% by volume
<Protective film formation conditions>
1st electrode side Power supply type HEIDEN Laboratory 100kHz (continuous mode) PHF-6k
Frequency 100kHz
Output density 10 W / cm 2 (Voltage Vp at this time was 7 kV)
Electrode temperature 120 ° C
2nd electrode side power supply type Pearl Industry 13.56MHz CF-5000-13M
Frequency 13.56MHz
Output density 5 W / cm 2 (the voltage Vp at this time was 1 kV)
Electrode temperature 90 ° C
[Preparation of Samples 2 to 12]
In the preparation of Sample 1, the diameters of the guide roller AR in contact with the surface (surface A) of the resin film and the guide roller BR in contact with the back surface (surface B) of the resin film were changed as shown in Table 1. Similarly, Samples 2 to 12 (Production Methods 2 to 12) were produced.

《ガスバリア性フィルムの評価》
上記作製した各試料について、下記の評価を行った。
<< Evaluation of gas barrier film >>
The following evaluation was performed on each of the prepared samples.

〔水蒸気透過率の測定〕
作製した各試料について、JIS K 7129(1992)に記載された方法により水蒸気透過率を測定した。なお、測定にはMOCON社製 水蒸気透過率測定装置 PERMATRAN−W 3/33 MGモジュールを使用した(g/m2/day(40℃ 90%RH))。
(Measurement of water vapor transmission rate)
About each produced sample, the water-vapor-permeation rate was measured by the method described in JISK7129 (1992). In addition, the water vapor permeability measuring apparatus PERMATRAN-W 3/33 MG module manufactured by MOCON was used for the measurement (g / m 2 / day (40 ° C. 90% RH)).

〔酸素透過率の測定〕
作製した各試料について、JIS K 7126(1987)に従って、MOCON社製 酸素透過率測定装置 OX−TRAN 2/21 MLモジュールを使用して酸素透過率を測定した(ml/m2/day/atm(22℃ 0%RH(Dry)))。
[Measurement of oxygen permeability]
About each produced sample, according to JISK7126 (1987), oxygen permeability was measured using the oxygen permeability measuring apparatus OX-TRAN 2/21 ML module by MOCON (ml / m < 2 > / day / atm ( 22 ° C. 0% RH (Dry))).

〔薄膜均一性の評価〕
上記作製した各試料について、巾50cm、長さ10cmのサンプルを切り出し、ランダムに100箇所の膜厚を、FILMETRICS社製の薄膜測定装置F20−UVを用いて測定し、最大膜厚MAX、最小膜厚MIN及び平均膜厚AVEを求め、下式に従って膜厚変動率(%)を測定し、これを薄膜均一性の尺度とした。
[Evaluation of thin film uniformity]
For each sample prepared above, a sample having a width of 50 cm and a length of 10 cm was cut out, and the film thickness at 100 locations was measured at random using a thin film measuring apparatus F20-UV manufactured by FILMETRICS, and the maximum film thickness MAX and the minimum film were measured. The thickness MIN and the average film thickness AVE were obtained, and the film thickness variation rate (%) was measured according to the following formula, which was used as a measure of the thin film uniformity.

膜厚変動率=(最大膜厚MAX−最小膜厚MIN)/平均膜厚AVE×100(%)
以上により得られた結果を、表1に示す。
Film thickness fluctuation rate = (maximum film thickness MAX−minimum film thickness MIN) / average film thickness AVE × 100 (%)
The results obtained as described above are shown in Table 1.

表1に記載の結果より明らかなように、連続搬送する試料の面A及び面Bの曲率半径を本発明で規定する条件とした製造方法で作製した試料は、比較例に対し、水蒸気透過率及び酸素透過率が低く、優れたガスバリア性を有していることが分かる。   As is apparent from the results shown in Table 1, the sample produced by the production method in which the curvature radii of the surface A and the surface B of the sample to be continuously conveyed were set as the conditions defined in the present invention, the water vapor transmission rate compared to the comparative example. Further, it can be seen that the oxygen permeability is low and the gas barrier property is excellent.

実施例4
実施例3に記載の試料9(製造方法9)の作製において、樹脂フィルムの搬送張力を表2に記載のように変更した以外は同様にして、試料13〜20(製造方法13〜20)を作製した。
Example 4
Samples 13 to 20 (Manufacturing methods 13 to 20) were prepared in the same manner except that the transport tension of the resin film was changed as shown in Table 2 in the preparation of Sample 9 (Manufacturing method 9) described in Example 3. Produced.

次いで、実施例1に記載の方法と同様にして、水蒸気透過率及び酸素透過率の測定と薄膜均一性の評価を行い、得られた結果を表2に示す。   Next, in the same manner as in the method described in Example 1, measurement of water vapor transmission rate and oxygen transmission rate and evaluation of thin film uniformity were performed, and the obtained results are shown in Table 2.

表2に記載の結果より明らかなように、搬送張力を50〜200N/mの範囲とすることにより作製したガスバリア性フィルムは、低い水蒸気透過率及び酸素透過率が得られると共に、形成した薄膜の均一性に優れていることが分かる。   As is clear from the results shown in Table 2, the gas barrier film produced by setting the transport tension in the range of 50 to 200 N / m can obtain a low water vapor transmission rate and oxygen transmission rate. It can be seen that the uniformity is excellent.

実施例5
実施例3に記載の各試料の作製において、図8、図11に記載の接触搬送方式の大気圧プラズマ放電処理装置に代えて、図12に記載の無接触搬送方式の大気圧プラズマ放電処理装置を用い、無接触搬送装置の曲率半径を、実施例3と同様の条件で変更した以外は同様にして、各試料を作製し、実施例3に記載の方法と同様にして、水蒸気透過率、酸素透過率及び塗膜均一性を評価した結果、無接触搬送方式においても、連続搬送する試料の面A及び面Bの曲率半径を本発明で規定する条件とした製造方法で作製した試料は、比較例に対し、水蒸気透過率及び酸素透過率が低く、優れたガスバリア性を有していることを確認することができた。
Example 5
In the preparation of each sample described in Example 3, a contactless transfer type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus shown in FIG. 12 is used instead of the contact transfer type atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus shown in FIGS. 8 and 11. Each sample was prepared in the same manner except that the radius of curvature of the non-contact transfer device was changed under the same conditions as in Example 3, and the water vapor transmission rate was determined in the same manner as in the method described in Example 3. As a result of evaluating the oxygen transmission rate and the coating film uniformity, even in the non-contact conveyance method, the sample produced by the manufacturing method with the curvature radius of the surface A and the surface B of the sample to be continuously conveyed as defined in the present invention, Compared to the comparative example, it was confirmed that the water vapor transmission rate and the oxygen transmission rate were low and the gas barrier property was excellent.

Claims (15)

ワインダ(巻き取り軸)、アンワインダ(巻き出し軸)間を連続的に移送する基材の表面を、大気圧もしくはその近傍の圧力下、プラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であり、ワインダ、アンワインダ間に、少なくとも一方は円筒電極で構成される対向する二つの電極、および、該円筒電極をバックアップローラとした少なくとも二つのニップローラ、該ニップローラ間、かつ、該対向する二つの電極の間に形成された放電部、及び、該放電部に備えられた大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段、前記対向する二つの電極の間に電圧を印加する手段、
をそれぞれ備えたプラズマ放電処理装置であって、
前記放電部において、前記反応ガスを供給する手段より反応ガスを供給し、
該対向する二つの電極の間に電圧を印加して、プラズマ放電を発生させ、前記円筒電極に接しながら、前記放電部を通過する基材表面に、プラズマ放電処理を行うプラズマ放電処理装置において、
前記ワインダ、アンワインダ間において前記基材の被処理面に接触するローラが円筒電極上のニップローラのみで構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
A plasma discharge treatment device that performs plasma discharge treatment on the surface of a substrate that is continuously transferred between a winder (winding shaft) and an unwinder (unwinding shaft) under atmospheric pressure or in the vicinity thereof, between the winder and the unwinder. In addition, at least one of the two electrodes formed of cylindrical electrodes, and at least two nip rollers using the cylindrical electrode as a backup roller, between the nip rollers, and between the two opposed electrodes are formed. Discharge unit, means for supplying a reaction gas at or near the atmospheric pressure provided in the discharge unit, means for discharging exhaust gas after treatment, and means for applying a voltage between the two opposed electrodes ,
Each having a plasma discharge treatment apparatus,
In the discharge part, the reaction gas is supplied from the means for supplying the reaction gas,
In the plasma discharge processing apparatus for applying a voltage between the two electrodes facing each other to generate a plasma discharge and performing a plasma discharge process on the surface of the substrate passing through the discharge part while being in contact with the cylindrical electrode,
A plasma discharge processing apparatus, wherein a roller that contacts the surface to be processed of the base material between the winder and the unwinder is constituted only by a nip roller on a cylindrical electrode.
請求の範囲第1項に記載のプラズマ放電処理装置において、前記円筒電極の放電部を構成する領域外の部位に接してクリーニングローラが付設されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。 2. The plasma discharge processing apparatus according to claim 1, wherein a cleaning roller is provided in contact with a portion outside the region constituting the discharge portion of the cylindrical electrode. 少なくとも1つ以上のEPC(edge position control)センサが付設されていることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載のプラズマ放電処理装置。 3. The plasma discharge processing apparatus according to claim 1, further comprising at least one EPC (edge position control) sensor. 前記ワインダ、アンワインダが役割をかえ、基材を逆方向に移送することが可能であり、巻き取った基材を取り外すことなく、これを再度繰り出すことにより、往復で連続的にプラズマ放電処理することが可能であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。 The winder and unwinder can play a role, and the substrate can be transferred in the reverse direction. By removing the wound substrate without removing it, the plasma discharge treatment is continuously performed in a reciprocating manner. The plasma discharge treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein: 前記ワインダ、アンワインダにおいて直接トルク制御を行うことを特徴とする請求の範囲第1項〜第4項のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。 The plasma discharge processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein torque control is directly performed in the winder and the unwinder. 前記放電部の前に、基材の予熱ゾーンがあることを特徴とする請求の範囲第1項〜第5項のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。 The plasma discharge treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a preheating zone of a base material is provided in front of the discharge unit. 連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、
少なくとも一対の対向する電極と該対向する電極の間に形成される放電部を有し、
該基材が、該対向する電極の一方の電極に接しながら該放電部を通過することで、該放電部においてプラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、該対向する電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段を有しており、
該放電部を往復して通過する基材の間に大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、該対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
A plasma discharge treatment apparatus for performing plasma discharge treatment on the surface of a substrate to be continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof,
Having at least a pair of opposing electrodes and a discharge portion formed between the opposing electrodes;
The base material passes through the discharge part while being in contact with one electrode of the opposing electrode, and after being subjected to plasma discharge treatment in the discharge part, the other part of the opposing electrode is again provided to the discharge part. It is transferred while being in contact with the electrode, and has a folding transfer means for plasma discharge treatment,
A means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof between a base material that reciprocally passes through the discharge section and a means for discharging the exhaust gas after treatment;
And a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.
連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、
複数対の対向する電極とそれぞれの対向する電極の間に形成される複数の放電部を有し、複数の放電部において、該基材が、該対向するそれぞれの電極の、一方の電極に接しながら放電部を通過することで、プラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、対向するそれぞれの電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段をそれぞれ有しており、
それぞれの放電部において、それぞれの放電部を往復して通過する基材の間に、大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、それぞれの対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
A plasma discharge treatment apparatus for performing plasma discharge treatment on the surface of a substrate to be continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof,
A plurality of discharge portions formed between a plurality of pairs of opposed electrodes and the respective opposed electrodes, wherein the substrate is in contact with one electrode of each of the opposed electrodes; After passing through the discharge portion, the plasma discharge treatment is performed, and then the discharge portion is transferred to the discharge portion while being in contact with the other electrode facing each other, and the folded transfer means for performing the plasma discharge treatment is provided. Each has
In each discharge part, between the base material that reciprocally passes through each discharge part, it has a means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof, and a means for discharging exhaust gas after treatment,
And it is a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.
連続的に移送する基材の表面を大気圧もしくはその近傍の圧力下でプラズマ放電処理するプラズマ放電処理装置であって、
一対の対向する電極と該対向する電極の間に形成される放電部を有し、
該基材が、該対向する電極の一方の電極に接しながら該放電部を通過することで、該放電部においてプラズマ放電処理されたのち、再び、該放電部に、該対向する電極のもう一方の電極に接しながら移送され、プラズマ放電処理されるための折り返し移送手段を有しており、
該放電部を往復して通過する基材の間に大気圧またはその近傍の圧力の反応ガスを供給する手段および処理後の排ガスを排出する手段を有し、
かつ、該対向する電極間に電圧を印加してプラズマ放電を発生させる手段を有するプラズマ放電処理装置であって、
前記移送手段は、気体を吹き出し口より噴出することにより連続的に走行するウエブを支持する無接触搬送装置で構成されていることを特徴とするプラズマ放電処理装置。
A plasma discharge treatment apparatus for performing plasma discharge treatment on the surface of a substrate to be continuously transferred under atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof,
Having a discharge part formed between a pair of opposing electrodes and the opposing electrodes;
The base material passes through the discharge part while being in contact with one electrode of the opposing electrode, and after being subjected to plasma discharge treatment in the discharge part, the other part of the opposing electrode is again provided to the discharge part. It is transferred while being in contact with the electrode, and has a folding transfer means for plasma discharge treatment,
A means for supplying a reaction gas at atmospheric pressure or a pressure in the vicinity thereof between a base material that reciprocally passes through the discharge section and a means for discharging the exhaust gas after treatment;
And a plasma discharge treatment apparatus having means for generating a plasma discharge by applying a voltage between the opposing electrodes,
The said discharge means is comprised with the non-contact conveyance apparatus which supports the web which drive | works continuously by ejecting gas from a blower outlet, The plasma discharge processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記対向する電極が、回転するロール電極であることを特徴とする請求の範囲第7項〜第9項のいずれか1項に記載のプラズマ放電処理装置。 The plasma discharge treatment apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein the opposing electrodes are rotating roll electrodes. 曲率を有し連続搬送する樹脂フィルムに、プラズマCVD法により少なくとも1層のガスバリア性薄膜を形成するガスバリア性フィルムの製造方法において、該樹脂フィルムの少なくとも1層の該ガスバリア性薄膜を有する面Aの搬送中の曲率半径が75mm以上であって、かつ樹脂フィルムを挟んで該面Aとは反対側の面Bの曲率半径が37.5mm以上であることを特徴とするガスバリア性フィルムの製造方法。 In a method for producing a gas barrier film, in which at least one gas barrier thin film is formed by a plasma CVD method on a resin film having a curvature and continuously conveyed, the surface A of the resin film having at least one gas barrier thin film is formed. A method for producing a gas barrier film, wherein the radius of curvature during conveyance is 75 mm or more, and the radius of curvature of a surface B opposite to the surface A across the resin film is 37.5 mm or more. 前記ガスバリア性薄膜は、前記樹脂フィルム側から密着膜、セラミック膜及び保護膜から構成されていることを特徴とする請求の範囲第11項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。 12. The method for producing a gas barrier film according to claim 11, wherein the gas barrier thin film comprises an adhesive film, a ceramic film, and a protective film from the resin film side. 前記セラミック膜は、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウムまたはそれらの混合物により形成されていることを特徴とする請求の範囲第11項または第12項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。 The method for producing a gas barrier film according to claim 11 or 12, wherein the ceramic film is formed of silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, aluminum oxide, or a mixture thereof. . 前記プラズマCVD法は、大気圧もしくはその近傍の圧力下、放電空間にガスバリア性薄膜形成ガスおよび放電ガスを含有するガスを供給し、該放電空間に高周波電界を印加することにより該ガスを励起し、前記樹脂フィルムを励起した該ガスに晒すことにより、該樹脂フィルム上にガスバリア性薄膜を形成する方法であることを特徴とする請求の範囲第11項〜第13項のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。 The plasma CVD method excites the gas by supplying a gas containing a gas barrier thin film forming gas and a discharge gas to the discharge space under an atmospheric pressure or a pressure near the atmospheric pressure, and applying a high-frequency electric field to the discharge space. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the gas barrier thin film is formed on the resin film by exposing the resin film to the excited gas. Of producing a gas barrier film. 前記樹脂フィルムを連続搬送するときの搬送張力が、50N/m以上、200N/m以下であることを特徴とする請求の範囲第11項〜第14項のいずれか1項に記載のガスバリア性フィルムの製造方法。 The gas barrier film according to any one of claims 11 to 14, wherein a transport tension when continuously transporting the resin film is 50 N / m or more and 200 N / m or less. Manufacturing method.
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